Brevet FR2871164A1 — publié le 20051209

La présente invention concerne une composition thermoplastique destinée à la fabrication d'éléments plats alvéolaires par extrusion puis calandrage ainsi que le matériau alvéolaire obtenu à partir de cette composition. On entend par éléments plats "alvéolaires", des plaques ou des feuilles comprenant deux parois parallèles qui forment les faces principales du matériau, et une série de cloisons, parallèles les unes aux autres et le plus souvent perpendiculaires à ces parois, qui relient ces parois entre elles. Il est connu de fabriquer des plaques alvéolaires par extrusion puis calandrage, comme cela est décrit par exemple dans la demande de brevet déposée par la demanderesse et publiée sous le numéro FR 2 828 132 Al. Ce procédé comprend les étapes consistant: - à extruder une composition thermoplastique au moyen d'une extrudeuse de type classique et d'une filière plate classique conformant cette 15 composition thermoplastique en une couche; - à utiliser une calandre comportant au moins un cylindre dans lequel sont aménagées des rainures de largeur I, I pouvant être comprise entre 50 pm et 5 000 pm, et à faire passer ladite couche contre ce cylindre alors que la matière de cette couche est à l'état plastique, de telle sorte que ce passage aménage, par fluage de la matière dans lesdites rainures, des cloisons sur l'une des faces de cette couche, formant ainsi ladite première couche; - à utiliser deux cylindres d'assemblage, situés en aval du cylindre à rainures, et à faire passer ladite première couche ainsi constituée entre ces cylindres, et - à alimenter ladite deuxième couche entre ces deux cylindres d'assemblage de telle sorte que cette deuxième couche passe entre ces cylindres sensiblement à la même vitesse que la première couche et vienne intimement en application sur les extrémités libres des cloisons de cette première couche. Le procédé de fabrication cité ci-dessus apporte l'avantage, par rapport aux procédés classiques d'extrusion en filière, de pouvoir donner, si on le souhaite, un aspect non rectiligne aux cloisons du matériau, grâce au calandrage. Ceci permet d'améliorer la résistance en compression du matériau obtenu ainsi que la résistance au pliage pour une arête de pliage dans le sens général longitudinal des rainures. En revanche, ce procédé n'améliore en rien les caractéristiques mécaniques du matériau lorsque les cloisons sont rectilignes et parallèles les unes aux autres, et surtout, ce procédé conserve le désavantage des procédés d'extrusion, à savoir la formation quasi inévitable de retassures au droit des cloisons lors du refroidissement des plaques en sortie de machine de fabrication. Ceci limite grandement la qualité de l'impression qui peut être obtenue sur la surface du matériau alvéolaire, du fait de la mauvaise planéité de celui-ci. En outre, dans le procédé de fabrication par extrusion-calandrage tel que décrit ci-dessus, la composition thermoplastique utilisée est une matière, généralement polyoléfinique, de grade dit "grade extrusion", c'est-à- dire dont l'indice de fluidité à chaud (ou "Melt Flow Index") est généralement compris, par exemple pour les polyoléfines entre 0,1 et 0,8 g/min ou entre 1 et 8 g/min pour des polymères styréniques. Une telle composition est donc relativement visqueuse. Ceci pose le problème du mauvais remplissage des rainures du cylindre de calandrage pendant l'opération de calandrage, ce qui peut aboutir à un matériau alvéolaire dont les cloisons sont incomplètes, et qui est donc fragilisé. Le but de la présente invention est donc de fournir une composition thermoplastique destinée à la fabrication par calandrage d'éléments plats alvéolaires, qui permette d'une part de limiter les phénomènes de retrait de matière lors de son refroidissement, et améliore ainsi l'imprimabilité en limitant voire évitant le recours à des techniques de préparation de la surface des éléments ainsi fabriqués avec des procédés de type Corona, et d'autre part, permette de renforcer la résistance à la compression de la plaque obtenue. Le but cité ci-avant est atteint avec une composition destinée à la fabrication d'éléments plats alvéolaires à une ou deux parois comportant des cloisons transversales de largeur I comprise entre 50 pm et 5 000 pm, ces éléments plats alvéolaires étant obtenus par extrusion puis calandrage, ladite composition comprenant au moins une résine polymère et/ou copolymère, caractérisée en ce que: (i) l'indice de fluidité à chaud de ladite résine est compris entre 0.8 et 40 g/min., et en ce que (ii) ladite composition comprend en outre au moins un type de 35 fibres naturelles et/ou synthétiques en suspension dans la résine, dont la longueur est comprise entre 10 pm et 105 pm et dont le diamètre est inférieur à la longueur, de telle sorte que l'indice de fluidité à chaud de la composition soit compris entre 0,1 et 0,8 g/min pour des polyoléfines et entre 1 et 8 g/min pour des polymères styréniques. Lors de la fabrication d'un matériau en plaque alvéolaire par extrusioncalandrage, la composition selon l'invention est d'abord extrudée sous forme d'un drap continu, puis cette dernière passe entre deux rouleaux de calandrage, dont l'un comporte des rainures pour pouvoir former des cloisons, approximativement de largeur I, à l'une des faces de ladite plaque, comme cela est expliqué ci-avant. Selon l'invention, lors de l'opération de calandrage, la résine, de viscosité faible, va fluer très facilement vers l'intérieur des rainures, remplissant celles-ci rapidement et complètement. Cette résine très fluide comporte et emporte avec elle notamment une majorité de fibres courtes dont la longueur est inférieure à la largeur I. Ces fibres sont de taille suffisamment faible pour pouvoir passer dans les rainures du cylindre de calandrage. En revanche, la majorité des fibres les plus longues, d'une longueur supérieure à I, sont retenues à la base des rainures du cylindre de calandrage, et restent emprisonnées dans la base de la couche de matière plastique ainsi formée. La densité importante en fibres longues dans la base permet de limiter voire de supprimer les retassures lors du refroidissement, et la faible densité, voire l'absence, de fibres longues dans les cloisons permet de rigidifier celles-ci, et d'augmenter la résistance à la compression du matériau obtenu. En outre, les rainures du cylindre de calandrage étant correctement remplies par une matière plastique de fluidité importante, on supprime les risques de cloisons mal formées. Dans une autre version avantageuse de l'invention, les fibres de la composition ne sont que des fibres de longueur supérieure à la largeur I des cloisons afin de n'avoir dans les cloisons pratiquement que de la résine pure donc très fluide ce qui augmente encore la probabilité de remplissage des cloisons même pour des cloisons très fines. Selon une forme d'exécution préférée de l'invention, l'indice de fluidité à chaud de la composition est compris entre 0.3 et 0.5 g/min pour des polyoléfines et 3 à 5 g/min. pour des polymères styréniques. Avantageusement, la résine est choisie dans le groupe des résines polyéthylène, polypropylène, polycarbonate, polychlorure de vinyle, polyamide, ou polymères styréniques. En outre, la composition selon l'invention comprend de préférence entre 5% et 50% de fibres, de préférence entre 15% et 50% de fibres, en pourcentage du poids de la composition. De préférence, les fibres sont des fibres creuses. De même, les fibres sont préférentiellement choisies parmi le groupe des fibres cellulosiques. Enfin, selon une variante préférée de l'invention, la composition comprend en outre au moins un agent de charge minéral, par exemple de la craie ou du talc et/ou un agent d'expansion du type par exemple diazocarbonamide ou hydroxyde d'aluminium, les charges minérales pouvant contribuer au glissement interne de la matière, à sa rigidité et à son imprimabilité, et l'agent d'expansion, outre l'avantage bien connu de l'allégement et du gain matière correspondants apportant ici l'avantage d'une meilleure garantie de remplissage des rainures grâce à la poussée des gaz. La présente invention concerne également un matériau en plaque ou en feuille à structure dite "alvéolaire", c'est-à-dire comprenant deux parois assemblées l'une à l'autre qui forment les faces principales du matériau et une série de cloisons, perpendiculaires à ces parois, qui relient ces parois entre elles: - la première paroi présentant une base et des cloisons de largeur comprise entre 50 et 5 000 pm faisant saillie de l'une des faces de cette base, qui constituent lesdites cloisons, et - la deuxième paroi étant reliée aux extrémités libres des cloisons de la première paroi, matériau caractérisé en ce que la base de la première paroi est constituée d'une résine thermoplastique très fluide à chaud (grade "injection") comportant des fibres naturelles et/ou synthétiques de longueurs comprises entre 10 pm et 105 pm et dont le diamètre est inférieur à la longueur, de telle sorte que l'indice de fluidité à chaud de la composition soit compris entre 0,1 et 0,8 g/min pour des polyoléfines et entre 1 et 8 g/min pour des polymères styréniques, et en ce que les cloisons de la première paroi sont constituées de la même résine thermoplastique et comportent des fibres dont la longueur est, pour plus de 50% d'entre elles, inférieure à la largeur I des cloisons, et dont le diamètre est inférieur à la longueur. Dans une forme d'exécution préférée de l'invention, les cloisons de la première paroi sont constituées de la même résine thermoplastique et comportent des fibres dont la longueur est, pour la totalité d'entre elles, inférieure à la largeur I des cloisons, c'est-à-dire des fibres courtes. En outre, et selon une forme d'exécution préférentielle de l'invention, les nervures de la première paroi sont constituées de la même résine thermoplastique et comportent moins d'un tiers de la quantité totale de fibres dans le matériau. De préférence, les fibres utilisées dans ce matériau sont des fibres creuses de type cellulosique et éventuellement, comme dit précédemment, des additifs du type charges minérales et/ou agent(s) d'expansion seront avantageusement inclus dans la composition matière de cette première et éventuellement deuxième paroi(s). Du fait de la longueur de fibres de la composition, supérieure à la largeur des cloisons, pour la majorité desdites fibres, on observe d'une part que les fibres longues c'est-à-dire de longueur supérieure à I sont en nombre très inférieur au sein des cloisons, par rapport au nombre de fibres longues présentes dans la première paroi, et d'autre part le nombre total de fibres dans les cloisons est très inférieur au nombre de fibres dans la paroi du matériau. Ceci permet d'obtenir de bonnes propriétés géométriques de ces 20 cloisons, ainsi qu'un bon démoulage du matériau obtenu, hors du cylindre de calandrage. Pour sa bonne compréhension, l'invention va à présent être décrite en détail, en référence au dessin schématique annexé, représentant à titre d'exemple non limitatif, une forme particulière d'exécution d'un matériau alvéolaire en plaque, obtenu à partir d'une composition selon l'invention. Figure 1 est une vue de profil d'un dispositif de fabrication d'une plaque alvéolaire par extrusion puis calandrage; Figure 2 est une vue en coupe agrandie, d'un matériau alvéolaire 30 en plaque, obtenu à partir d'une composition thermoplastique selon l'invention. La composition selon l'invention décrite ici à titre d'exemple est une composition thermoplastique pour la fabrication d'éléments plats par extrusion puis calandrage. Elle comprend une résine thermoplastique de polypropylène dont l'indice de fluidité à chaud également dénommé "MFI" pour Melt Flow Index est de 1,5 g/min. Cette composition comprend en outre des fibres de chanvre en suspension dans la résine, dont la longueur est comprise entre 10 et 2000 pm et dont le diamètre est compris entre 1 pm et 150 pm, de telle sorte que l'indice de fluidité à chaud de la composition soit d'environ 0.25 g/min. Le pourcentage de fibres en poids total de la composition est alors d'environ 30%, les 70% restants étant constitués par de la résine. Lors de la fabrication du matériau en plaque alvéolaire par extrusioncalandrage, telle qu'elle est représentée à la figure 1, la composition selon l'invention est d'abord extrudée sous forme d'une couche, à partir d'une extrudeuse 1 munie d'une filière plate 2. Puis on utilise une calandre comportant deux cylindres 3, 4 dans l'un desquels sont aménagées des rainures ici de largeur 0,4 mm (400 pm), et on fait passer la couche extrudée contre ce cylindre alors que la matière de cette couche est à l'état plastique, de telle sorte que ce passage aménage, par fluage de la matière dans lesdites rainures, des cloisons 5 sur l'une des faces 6 de cette couche, formant ainsi une première couche nervurée 7. On utilise ensuite deux cylindres d'assemblage 8, 9, situés en aval du cylindre à rainures 4, et on fait passer la première couche nervurée 7 ainsi constituée entre ces cylindres. Enfin, on alimente simultanément une deuxième couche 10 entre ces deux cylindres d'assemblage 8, 9 de telle sorte que cette deuxième couche 10 passe entre ces cylindres sensiblement à la même vitesse que la première couche nervurée 7 et vienne intimement en application sur les extrémités libres des cloisons 5 de cette première couche nervurée. La fixation de la deuxième couche 10 sur l'extrémité libre des cloisons 5 de la première couche 7 est rendue possible par échauffement de la surface de ladite deuxième couche 10 grâce à un système de chauffage 11 qui élève. localement la température de surface de la deuxième couche, la rendant ainsi plastique et donc apte à l'assemblage avec la première couche. Le matériau alvéolaire constitué des deux couches 7, 10 est ensuite planéifié par passage entre deux séries de rouleaux 12 dont les axes respectifs sont situés dans deux plans parallèles. Selon l'invention, lors de l'opération de calandrage entre les rouleaux 3, 4, la résine, de viscosité faible, va fluer très facilement vers l'intérieur des rainures, remplissant celles-ci rapidement et complètement. Cette résine très fluide comporte notamment des fibres courtes dont la longueur est comprise entre 10 et 400 pm et dont le diamètre est compris ici entre 1 et 50 pm. Ces fibres sont de taille suffisamment faible pour pouvoir passer dans les rainures du cylindre de calandrage 4. En revanche, la majorité des fibres les plus longues, d'une taille comprise entre 400 et 2000 pm, et d'un diamètre compris entre 10 et 150 pm, sont retenues à la base des rainures du cylindre de calandrage, et restent emprisonnées notamment par foisonnement dans la base de la couche de matière plastique ainsi formée. La présente invention concerne également un matériau en plaque ou en feuille à structure dite "alvéolaire" obtenu à partir d'une composition telle que décrite ci-dessus, à l'issue du procédé d'extrusion-calandrage décrit ci- avant. Un tel matériau alvéolaire en plaque est représenté à la figure 2, et comprend les deux couches 7, 10 formant les parois du matériau et une série de cloisons de largeur à la base I, I pouvant être comprise entre 50 et 5 000 pm, perpendiculaires à ces parois, qui relient ces parois entre elles. La première paroi 7 est constituée par la base 6 et les cloisons 5 faisant saillie de l'une des faces de cette base 6, qui constituent lesdites cloisons, et la deuxième paroi 10 est reliée aux extrémités libres des cloisons 5 de la première paroi 7. Selon l'invention, la base 6 de la première paroi 7 est constituée d'une résine thermoplastique comportant des fibres naturelles dont la longueur est comprise ici entre 10 pm et 5 fois la largeur I et dont le diamètre desdites fibres est inférieur à leur longueur. En outre, étant donné que la base 6 et les cloisons 5 sont formées intégralement en une pièce par calandrage comme décrit ci-avant, les cloisons 5 sont donc constituées de la même résine à base de polypropylène que celle utilisée pour la base 6. Néanmoins, les cloisons 5 comportent notamment des fibres dont la longueur est majoritairement comprise entre 10 pm et 400 pm, donc des fibres plus courtes que celle que l'on pourra trouver dans la base, comme cela est illustré à la figure 2. Il est à noter que la densité de fibres dans les cloisons est inférieure à la densité de fibres dans la base de la première couche; cette dernière étant avantageusement supérieure à 30 % en poids de la composition dans cette portion de la couche. La densité importante en fibres longues dans la base permet avantageusement de limiter l'apparition de retassures au refroidissement. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux exemples donnés cidessus, mais qu'elle en embrasse au contraire toutes les variantes. C'est ainsi notamment que les cloisons peuvent être rectilignes, ou non, par exemple de forme sinusoïdale, ce qui permettra de renforcer la résistance à la compression ou au pliage du matériau alvéolaire obtenu. REVENDICATIONS 1. Composition thermoplastique destinée à la fabrication d'éléments plats alvéolaires à une ou deux parois comportant des cloisons transversales de largeur I comprise entre 50 pm et 5 000 pm, ces éléments plats alvéolaires étant obtenus par extrusion puis calandrage, ladite composition comprenant au moins une résine polymère et/ou copolymère, caractérisée en ce que: (i) l'indice de fluidité à chaud de ladite résine est compris entre 0.8 et 40 g/min., et en ce que (ii) ladite composition comprend en outre au moins un type de fibres naturelles et/ou synthétiques en suspension dans la résine, dont la longueur est comprise entre 10 pm et 105 pm et dont le diamètre est inférieur à la longueur, de telle sorte que l'indice de fluidité à chaud de la composition soit compris entre 0,1 et 0,8 g/min pour des polyoléfines et entre 1 et 8 g/min pour des polymères styréniques. 2. Composition thermoplastique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les fibres entrant dans la composition ont toutes une 20 longueur supérieure à la largeur I des cloisons transversales. 3. Composition thermoplastique selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'indice de fluidité à chaud de la composition est compris entre 0.3 et 0.5 g/min pour des polyoléfines et 3 à 5 pour des polymères styréniques. 4. Composition thermoplastique selon les revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la résine est choisie dans le groupe des résines polyéthylène, polypropylène, polycarbonate, polychlorure de vinyle, polyamide, ou polymères styréniques. 5. Composition thermoplastique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend de 5 à 50% de fibres, de préférence entre 15% et 50% de fibres, en poids de la composition. 6. Composition thermoplastique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les fibres sont des fibres creuses. 7. Composition thermoplastique selon l'une quelconque des 5 revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les fibres sont de type cellulosique. 8. Composition thermoplastique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins 10 un agent de charge minéral. 9. Composition thermoplastique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un agent d'expansion. 10. Matériau en plaque ou en feuille à structure dite "alvéolaire", c'està-dire comprenant deux parois (7, 10) assemblées l'une à l'autre qui forment les faces principales du matériau et une série de cloisons de largeur I comprise entre 50 pm et 5 000 pm, perpendiculaires à ces parois (7, 10), qui relient ces parois (7, 10) entre elles: - la première paroi (7) présentant une base (6) et des cloisons (5) faisant saillie de l'une des faces de cette base, qui constituent lesdites cloisons (5), et - la deuxième paroi (10) étant reliée aux extrémités libres (13) des 25 cloisons (5) de la première paroi (7), matériau caractérisé en ce que la base (6) de la première paroi (7) est constituée d'une résine thermoplastique fluide à chaud comportant des fibres naturelles et/ou synthétiques dont la longueur est comprise entre 10 pm et 105 pm et dont le diamètre est inférieur à la longueur desdites fibres, de telle sorte que l'indice de fluidité à chaud de la composition soit compris entre 0,1 et 0,8 g/min pour des polyoléfines et entre 1 et 8 g/min pour des polymères styréniques, et en ce que les cloisons (5) de la première paroi (7) sont constituées de la même résine thermoplastique et comportent des fibres dont la longueur est, pour plus de 50% d'entre elles, inférieure à la largeur I des cloisons, et dont le diamètre est inférieur à la longueur. 11. Matériau selon la revendication 10, caractérisé en ce que les cloisons (5) de la première paroi (7) sont constituées de la même résine thermoplastique et comportent des fibres dont la longueur est, pour la totalité d'entre elles, inférieure à la largeur I des cloisons. 12. Matériau selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que les nervures (5) de la première paroi (7) sont constituées de la même résine thermoplastique et comportent moins d'un tiers de la quantité totale de fibres dans le matériau. 13. Matériau selon les revendications 10 à 12, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres creuses de type cellulosique.