Brevet FR2831481A1 — publié le 20030502

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine de la réalisation de profilés extrudés en matières thermoplastiques, en particulier de profilés en PVC (polychlorure de vinyle), et a pour objet un procédé de fabrication de profilés composites extrudés en PVC, les profilés obtenus ainsi que certaines utilisations de ces derniers. Il existe actuellement différents types de procédés de fabrication de matières plastiques composites par extrusion dans lesquels on renforce les propriétés mécaniques d'une matière plastique de base (matrice) par incorporation de fibres ou de fils en fibre de verre, en carbone, aramide ou autres substances ayant des propriétés mécaniques (en particulier des modules) plus élevées. Dans la technique d'extrusion des matières plastiques, lesdites fibres ou fils de renforcement sont incorporés à la résine matrice, traversent la vis de l'extrudeuse, puis un moule ayant la forme du profilé souhaité pour y être cuites ou refroidies jusqu'à l'obtention de la structure composite renforcée. Toutefois, les produits actuellement obtenus présentent encore de nombreux inconvénients, dont certains sont majeurs. Ainsi, le manque total ou partiel de liaisons intermoléculaires entre la matrice et le matériau de renforcement entraîne des différences de retrait importantes entre ces deux matières, ce qui conduit à des tensions internes importantes dans le profilé obtenu, synonymes de fragilité pouvant conduire à la désolidarisation entre le jonc et la matière extrudée ou injectée, par exemple, lorsque le profilé est soumis à des sollicitations mécaniques importantes et/ou répétées. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un procédé d'extrusion à la fois simple et économique à mettre en oeuvre et dont les profilés composites obtenus présentent des caractéristiques mécaniques améliorées par rapport à celles des profilés obtenus de manière classique. Conformément à l'invention, le procédé de fabrication d'un profilé à matrice organique en matière thermoplastique par extrusion, dans lequel la matière de renforcement est préalablement imprégnée d'une résine liquide puis passée au travers d'une filière, est caractérisé en ce que la résine liquide utilisée est un plastisol de matière thermoplastique, c'est-àdire un mélange formé d'une suspension de résine thermoplastique préparée suivant le procédé de polymérisation en émulsion ou en microsuspension dans un plastifiant liquide, ladite résine thermoplastique pouvant être additionnée d'adjuvants, et en ce que ledit plastisol est compatible avec la matière thermoplastique de la matrice organique. Par ailleurs, la présente invention a également pour objet un profilé susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'invention ainsi que l'utilisation dudit profilé selon l'invention pour la fabrication d'un échelon. Elle a également pour objet une échelle, en particulier une échelle utilisable en milieu alimentaire, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un échelon obtenu à partir d'un profilé selon l'invention. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ciaprès, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : la figure 1 est un schéma simplifié du procédé selon la présente invention, la figure 2 est une vue en élévation latérale et en coupe d'un premier type de profilé conforme à l'invention, et la figure 3 est une vue en élévation latérale et en coupe d'un second type de profilé conforme à l'invention. La présente invention a donc pour objet un procédé de fabrication d'un profilé 1 à matrice organique en matière thermoplastique par extrusion dans lequel la matière de renforcement 2 est préalablement imprégnée d'une résine liquide 3'puis passée au travers d'une filière 8, caractérisé en ce que la résine liquide 3'utilisée est un plastisol de matière thermoplastique, c'est-à-dire un mélange formé d'une suspension de résine thermoplastique préparée suivant le procédé de polymérisation en émulsion ou en microsuspension dans un plastifiant liquide, ladite résine thermoplastique pouvant être additionnée d'adjuvants, et en ce que ledit plastisol est compatible avec la matière thermoplastique de la matrice organique. Selon un mode de réalisation préféré, la matrice organique et/ou la résine liquide 3'sont en PVC (polychlorure de vinyle). Comme représenté de façon schématique et simplifiée sur la figure 1, le procédé selon l'invention consiste, dans un premier temps, à amener la matière de renforcement 2 dans un bac 3 contenant le plastisol destiné à enduire ladite matière de renforcement 2. De manière connue en soi, la matière de renforcement 2 peut être déroulée d'un dévidoir (non représenté) sous la forme de fils ou de rubans plats qui sont ensuite guidés par l'intermédiaire des rouleaux 4 et du cylindre d'enduction 5 pour passer dans ledit bac 3 où la matière de renforcement 2 est enduite avec la résine liquide 3'ou plastisol précité. Selon une caractéristique de l'invention, le plastisol est formé à partir d'un PVC pâte composé de particules rondes monodisperses de taille comprise entre 5 am et 65 um, de préférence entre 20 u. m et 65 go et plus préférentiellement entre 30 jjm et 45 um et dont le comportement rhéologique est newtonien ou très faiblement pseudo-plastique. De préférence, le plastisol présente une viscosité comprise entre 2 Pa. s et 16 Pa. s, de préférence proche ou égale à 4 Pa. s. De cette sorte, une enduction complète et homogène de la matière de renforcement 2 peut être assurée. Avantageusement, le plastisol contient comme adjuvant au moins un agent d'adhésion, par exemple sous la forme d'un époxy ou d'un polyester, de préférence au moins un agent d'adhésion réticulable. Un tel agent permet d'augmenter encore la force de la liaison entre la matrice en PVC et ladite matière de renforcement 2. Selon une autre caractéristique, le plastisol contient comme adjuvant au moins un agent plastifiant. Ces agents sont particulièrement intéressants dans la mesure où ils permettent la liaison intramoléculaire avec la matrice. De préférence, l'agent plastifiant est choisi dans la famille formée par les phtalates, tels que dioctylphtalate (DOP), le diisononylphtalate (DINP), le diisophénylphtalate (DIPP), le polyéthylènetéréphtalate (PET) ou tout mélange formé à partir de ces derniers. En outre, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que le plastisol contient comme adjuvant au moins un solvant volatile choisi parmi les substances entrant dans la catégorie connue de l'homme du métier des abaisseurs de viscosité. Ce solvant agit comme agent de dilution et permet de mieux réguler la viscosité de la résine liquide 3'ou plastisol contenu dans le bac 3, en particulier lorsque la viscosité dudit plastisol augmente après un certain temps, suite à l'évaporation d'une partie du solvant ou au vieillissement naturel encore appelé pot life dudit plastisol. A titre d'exemple non limitatif, le plastisol peut avoir la composition suivante pour 100 g de résine PVC : Emulsion/dispersion PVC (taille des particules comprise entre 5 et 64 ! lm) : 100 g DOP : 60 g Epoxy : 3 g Abaisseur de viscosité (butanol) : qsp Le procédé selon l'invention est également caractérisé en ce que la matière de renforcement 2 est imprégnée, raclée, préséchée, prégélifiée à une température de prégélification comprise entre 100 C et 110 C puis gélifiée dans la filière (8) à une température de gélification comprise entre 185 C et 220 C. Comme on peut le voir sur la figure 1, une racle 6 réglable connue en soi permet d'éliminer le surplus de matière de liaison déposée sur la matière de renforcement 2 avant le séchage puis la prégélification subséquente qui a lieu dans un four allongé 7 dont la température peut être réglée en conséquence. Le temps de séchage ou de passage d'une section de la matière de renforcement 2 dans ledit four allongé 7 est habituellement de l'ordre de quelques minutes et peut être facilement déterminé au cas par cas par l'homme du métier. Selon un premier mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 3, le procédé selon la présente invention est caractérisé en ce que la matière de renforcement 2 se présente sous la forme d'au moins un fil ou d'au moins une portion de fil. De manière préférée, la matière de renforcement 2 se présente sous la forme d'un faisceau continu de fils pouvant, le cas échéant, être liés physiquement et/ou chimiquement entre eux. A titre d'exemple indicatif, le nombre de fils formant un faisceau, une tresse ou analogue est compris, selon le diamètre des fils, entre 2 et 50, de préférence entre 20 et 30, de sorte que le diamètre final du jonc de matière de renforcement 2 est habituellement compris entre 1 mm et 5 mm. Dans la variante représentée à la figure 2, la matière de renforcement 2 contenue dans le profilé 1 obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention se présente sous la forme d'au moins une bande rigide ou portion de bande rigide, de préférence de section sensiblement rectangulaire. Bien entendu, la forme de la section de la matière de renforcement 2 n'est nullement limitée à ces deux cas mais peut prendre toutes les géométries habituellement rencontrées dans cette technique (triangulaire, étoilée, ovale, carrée...) Selon une autre caractéristique, le ou les fils, respectivement la ou les bandes rigides, présentent sur leur longueur au moins une encoche ou découpe et/ou au moins un renflement destinés à augmenter la surface de contact dudit ou desdits fils, respectivement de ladite ou desdites bandes rigides et à créer un lien mécanique avec la matrice organique. En particulier, le ou les renflements peuvent être des fils supplémentaires en matière de renforcement 2 qui sont enroulés sous la forme de spires hélicoïdales sur la périphérie externe du fil principal ou du faisceau cylindrique principal. Ceci permet encore d'améliorer le contact entre la matrice formant le profilé 1 et ladite matière de renforcement 2. Conformément à la présente invention, la matière de renforcement 2 est réalisée à base de fibres de renfort d'origine minérale et/ou organique et/ou chimique et de résine thermodurcissable et/ou thermoplastique, et comportant en outre des fibres de carbone et/ou des fibres aramides du type polyparaphénylènetéréphtalamide connu sous la dénomination commerciale kevlar de la société Du Pont de Nemours. Comme illustré sur la figure 1, la matière de renforcement 2 prégélifiée est ensuite introduite dans l'outil d'extrusion (filière 8) pour la formation du profilé 1 renforcé, sous l'addition simultanée de matière thermoplastique (par exemple du PVC) en tant que matrice de base, ce par l'intermédiaire d'un dispositif d'alimentation 9 adapté. Dans cet outil la température du mélange matière de renforcement 2 et matrice est portée à la température de gélification nécessaire, éventuellement par l'intermédiaire de moyens de chauffage complémentaires, par exemple par conduction, par rayonnement infra-rouge, etc. Le guidage des fils de renfort à l'entrée de la filière 8 s'effectue, par exemple, par l'intermédiaire d'une forme de canevas présentant des alignements horizontaux et verticaux et/ou obliques de perçages destinés chacun au guidage d'un ou de plusieurs fils, torons, mats ou tissus enduits, avant leur entrée dans ladite filière 8. Il en résulte que le profilé 1 composite obtenu présente des renforcements de structure parfaitement positionnés et dimensionnés dans ses parties constitutives. Les profilés 1 obtenus sont ensuite refroidis et découpés selon les dimensions désirées. Une découpe à la longueur souhaitée de profilés 1 réalisés en continu peut être effectuée d'une manière connue, à savoir, par exemple, par l'intermédiaire d'un dispositif de tronçonnage transversal (non représenté) accompagnant le déplacement longitudinal du produit en défilement et revenant à une position de départ après une passe de tronçonnage transversal. Grâce au procédé de la présente invention, il devient possible de fabriquer des produits profilés 1 en matière thermoplastique, en particulier en PVC, pour lesquels la liaison matière de renforcement 2/ matrice est sensiblement améliorée et ainsi de proposer des profilés l renforcés exclusivement aux endroits nécessaires. Les profilés 1 ainsi obtenus présentent une stabilité dimensionnelle et structurelle augmentée, c'est-à-dire ne subissent aucune déformation dans l'intervalle de température prévu pour des applications normales (entre-20 C et +80 C) et des poids par unité de surface extrêmement faibles par rapport aux caractéristiques de résistance à la charge ainsi qu'à la déformation. En outre, du fait de la possibilité de réalisation des profilés 1 sous la forme de trapèzes creux (figure 2), la résistance verticale, par rapport à des profilés 1 rectangulaires est considérablement augmentée et leur rigidité est également augmentée en conséquence, ce pour un poids moindre. Il en résulte que pour une même utilisation, les profilés 1 conformes à l'invention présentent un poids inférieur de l'ordre de 50 % à 60 % par rapport à des profilés utilisés habituellement. Pour mettre en évidence les avantages des profilés 1 en PVC obtenus selon l'exemple de la présente invention on a mesuré différents paramètres que l'on a comparé avec un profilé classique de l'état de la technique. Les résultats de ces mesures ont été consignés dans le tableau 1 suivant. Tension de Résistance à Allongement Module E rupture la traction à la rupture (N/cm2) (N/cm) (kJ/m) (%) Profilé PVC 1550 199 250 1000 de l'état de la technique Profilé PVC 3835 462 126 2500 selon l'invention Tableau 1 On constate que les profilés PVC selon l'invention présentent des propriétés mécaniques nettement supérieures à celles d'un profilé PVC similaire de l'état de la technique. Par ailleurs, le procédé selon l'invention est encore caractérisé en ce que la matière thermoplastique de la matrice organique comprend, en tant qu'additif, au moins un émulsifiant polaire, de préférence de l'urée. Avantageusement l'émulsifiant polaire est présent dans la matière thermoplastique de la matrice à raison d'une teneur en poids comprise entre 0,1 % et 2 %. De cette sorte, il devient possible de fabriquer des profilés 1 dont les propriétés de dissipation électrique sont renforcées et qui présentent donc des propriétés anti-déflagrantes particulièrement utiles lorsque les profilés 1 précités sont des éléments constitutifs d'outils, par exemple d'une échelle, ou de structures employées dans des atmosphères explosives. L'utilisation d'un émulsifiant polaire comme l'urée (à raison d'une teneur comprise, en poids, entre 0,1 % et 2 %, de préférence entre 1 % et 2 % et encore plus préférentiellement de 2 %) permet d'introduire une charge conductrice dans le profilé 1 sans pour autant impliquer les inconvénients des additifs actuellement utilisés comme les poudres de métal micronisé (cuivre, aluminium...) ou de la poudre de carbone. En effet, ces derniers conduisent généralement à des produits colorés, difficilement recyclables ainsi qu'à des surcoûts non négligeables en ce qui concerne leur fabrication. La présente invention a encore pour objet un profilé 1 susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'invention. De façon particulièrement avantageuse, le profilé 1 selon l'invention est caractérisé en ce qu'il présente une résistivité surfacique inférieure à 10-8 Q/cm2. Ainsi, les accumulations d'électricité statique peuvent être évitées, ce qui diminue sensiblement les risques de déflagration en milieu explosif, par exemple dans l'industrie chimique ou agro-alimentaire. Pour ce dernier cas, l'invention est particulièrement intéressante lorsque la matière thermoplastique choisie est le PVC dans la mesure où ce dernier est un plastique qui peut être de qualité alimentaire (normes ISO 9000, ISO 14000). A titre d'exemple, on a réalisé un profilé 1 en PVC à partir de la formulation (en poids) suivante : Suspension résine PVC pour profilés rigides : 100 Dispersion résine PVC pour plastisol peu lavée : 20 Stabilisant calcium-zinc pour extrusion : 4 (stabilisant CZ 2973 GN commercialisé par la société COGNIS) résine acrylique : 4 (paraloïdeK125) Une telle formulation présente une concentration pondérale en urée d'environ 0, 1%. Le profilé 1 ainsi obtenu présentait une résistivité surfacique de 10-8 Q/cm2 soit 10000 supérieure à celle d'un profilé comparable de l'état de la technique. Par ailleurs, la présente invention a encore pour objet l'utilisation d'un profilé 1 pour la fabrication d'une pièce constitutive d'une échelle, escabeau ou objet similaire, de préférence pour la fabrication d'un échelon d'un tel objet ainsi que l'échelle, l'escabeau ou objets similaires qui en résultent. En particulier, le profilé 1 précité peut être avantageusement utilisé pour fabriquer une échelle, un escabeau ou un objet analogue utilisables en milieu alimentaire, caractérisés en ce qu'ils comprennent au moins un échelon obtenu à partir d'un profilé 1 selon la présente invention. Conformément à l'invention et comme illustré sur la figure 2, le profilé 1 peut encore être pourvu, sur au moins une face, d'un revêtement anti-dérapant 10. Ce revêtement anti-dérapant peut être réalisé sous forme d'une couche composite flexible ou rigide appliquée sur la face correspondante du profilé 1 par collage, coextrusion, surmoulage ainsi que par toute autre technique adaptée. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un profilé (1) à matrice organique en matière thermoplastique par extrusion dans lequel la matière de renforcement (2) est préalablement imprégnée d'une résine liquide (3') puis passée au travers d'une filière (8), caractérisé en ce que la résine liquide (3') utilisée est un plastisol de matière thermoplastique, c'est-à-dire un mélange formé d'une suspension de résine thermoplastique préparée suivant le procédé de polymérisation en émulsion ou en microsuspension dans un plastifiant liquide, ladite résine thermoplastique pouvant être additionnée d'adjuvants, et en ce que ledit plastisol est compatible avec la matière thermoplastique de la matrice organique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matrice organique et/ou la résine liquide (3') sont en PVC. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le plastisol est formé à partir d'un PVC pâte composé de particules rondes monodisperses de taille comprise entre 5 um et 65 um, de préférence entre 20 um et 65 u. m et plus préférentiellement entre 30 u. m et 45 u. m et dont le comportement rhéologique est newtonien ou très faiblement pseudoplastique. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plastisol présente une viscosité comprise entre 2 Pa. s et 16 Pa. s, de préférence proche ou égale à 4 Pa. s. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plastisol contient comme adjuvant au moins un agent d'adhésion, par exemple sous la forme d'un époxy ou d'un polyester, de préférence au moins un agent d'adhésion réticulable. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plastisol contient comme adjuvant au moins un agent plastifiant. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'agent plastifiant est choisi dans la famille formée par les phtalates tels que le dioctylphtalate (DOP), le diisononylphtalate (DINP), le diisophénylphtalate (DIPP), le polyéthylènetéréphtalate (PET) ou tout mélange formé à partir de ces derniers. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière de renforcement (2) est imprégnée, raclée, préséchée, prégélifiée à une température de prégélification comprise entre 100 C et 1100e puis gélifiée dans la filière (8) à une température de gélification comprise entre 185 C et 220 C. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière de renforcement (2) se présente sous la forme d'au moins un fil ou d'au moins une portion de fil. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la matière de renforcement (2) se présente sous la forme d'un faisceau continu de fils pouvant, le cas échéant, être liés physiquement et/ou chimiquement entre eux. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la matière de renforcement (2) se présente sous la forme d'au moins une bande rigide ou portion de bande rigide, de préférence de section sensiblement rectangulaire. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le ou les fils, respectivement la ou les bandes rigides, présentent sur leur longueur au moins une encoche ou découpe destinée à augmenter la surface de contact dudit ou desdits fils, respectivement de ladite ou desdites bandes rigides et à créer un lien mécanique avec la matrice organique. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le ou les fils, respectivement la ou les bandes rigides, présentent sur leur longueur au moins un renflement destiné à augmenter la surface de contact dudit ou desdits fils, respectivement de ladite ou desdites bandes rigides et à créer un lien mécanique avec la matrice organique. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière de renforcement (2) est réalisée à base de fibres de renfort d'origine minérale et/ou organique et/ou chimique et de résine thermodurcissable et/ou thermoplastique, et comportant en outre des fibres de carbone et/ou des fibres aramides du type polyparaphénylènetéréphtalamide connu sous la dénomination commerciale kevlar de la société Du Pont de Nemours. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière thermoplastique de la matrice organique comprend, en tant qu'additif, au moins un émulsifiant polaire, de préférence de l'urée. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que F émulsifiant polaire est présent dans la matière thermoplastique de la matrice à raison d'une teneur en poids comprise entre 0,1 % et 2 %. 17. Profilé (1) obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 18. Profilé (1) selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il est pourvu, sur au moins une face, d'un revêtement anti-dérapant (10). 19. Profilé (1) selon la revendication 17 ou 18 pour autant qu'elles se rattachent à la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce qu'il présente une résistivité surfacique inférieure à 10' Q/cm. 20. Utilisation d'un profilé (1) selon l'une quelconque des revendications 17 à 19, pour la fabrication d'une pièce constitutive d'une échelle, escabeau ou objet similaire, de préférence pour la fabrication d'un échelon d'un tel objet. 21. Echelle, en particulier échelle utilisable en milieu alimentaire, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un échelon obtenu à partir d'un profilé (1) selon l'une quelconque des revendications 17 à 19.