Brevet FR2957292A1 — publié le 20110916

BANDE CONTINUE FORMEE D'UN PRODUIT FORTEMENT COLLANT EMBALLE DANS UN FILM THERMOPLASTIQUE [001] Le domaine de l'invention concerne la fabrication et la préparation de profilés réalisés à l'aide d'un produit élastomèrique fortement collant qui sont utilisés, par exemple, pour former des solutions auto-obturantes disposées dans les pneumatiques pour véhicule roulant. ~o [002] Ces matériaux se caractérisent également par une très faible dureté, un comportement très élastique, c'est-à-dire qu'ils retrouvent leur forme initiale après une déformation, même de grande amplitude, et une température de ramollissement au-delà de laquelle ils deviennent plastiques, ce qui facilite leur mise en oeuvre lors de la transformation et de l'assemblage des pneumatiques. 15 [003] Par définition, et par convention pour la bonne compréhension de la présente description, on considère qu'un produit a une très faible dureté lorsque, à l'état réticulé et fini, sa dureté est inférieure à 10 Shore A mesurée selon la norme ASTM D-2240 (1986), qu'il est trés élastique lorsque, à l'état réticulé et fini, son élongation à la rupture mesurée selon la norme ASTM D-412 (1998) est supérieure à 500%, et qu'il est fortement collant 20 lorsque, à l'état non réticulé, la distance parcourue sur tackmètre à bille est inférieure à 5cm. Les solutions auto-obturantes possèdent ces trois caractéristiques. [004] Le test de mesure du collant à l'aide d'un tackmètre à bille, dont la description est donnée ici en référence à la figure 1, ne fait pas l'objet d'une norme standardisée. Cette mesure consiste à mesurer la longueur libre L parcourue sur la surface du matériau 25 à mesurer par une bille B dotée d'une vitesse initiale donnée. Le tackmètre est formé par un plan incliné faisant un angle de 13° +1-0,08° par rapport au plan horizontal, recouvert d'un matériau lisse du type Mylar ®. La bille calibrée B, lisse 1000R6, en acier de grade 40, a une masse de 80,2 +1- 0,2 grammes et un diamètre de 26,98 +1- 0,05 mm. Le matériau M à mesurer forme une couche d'épaisseur constante. Ce matériau est disposé 30 sur une surface plane horizontale réglée à l'aide d'un niveau à bulle, et le plan incliné est placé sur la surface du matériau à mesurer de manière à laisser libre une longueur suffisante de la surface dudit matériau. La bille préalablement nettoyée à l'alcool éthylique à l'aide d'un chiffon sec, est placée sur le plan incliné de sorte que la hauteur H entre le plan formant la surface du matériau à mesurer et le plan horizontal tangent au pole 35 supérieur de la bille soit égale à 63,5 +/-0,5mm. Après avoir été libérée, la bille prend son élan sur le plan incliné et roule librement d'une longueur L sur la surface plane du produit à mesurer. La mesure s'effectue dans les conditions de température Ta et d'hygrométrie HR 2 2957292 ambiante (Ta= 23°C +/- 2°C, HR=50% +/-10%). [5] De tels produits peuvent avoir comme matrice des élastomères thermoplastiques (TPE) et en particulier des élastomères thermoplastiques styréniques (dit TPS), tels que les copolymères blocs styrène/butadiène (SB), les styrène/isoprène (SI), les 5 styrène/isobutylène (SIB), les styrène/éthylène/propylène (SEP), les styrène/éthylène/butylène (SEB), ou encore, les styrène/butadiène/styrène (SBS), les styrène/isoprène/styrène (SIS), les styrène/butadiène/isoprène/styrène (SBIS), les styrène/isobutylène/styrène (SIBS), les styrène/éthylène/butylène/styrène (SEBS), les styrène/éthylène/propylène/styrène (SEPS), les styrène/éthylène/éthylène/propylène/ ~o styrène (SEEPS), et les mélanges de ces copolymères, comme décrit par exemple dans les demandes WO 2008/080557 et WO 2009/059709 relatives à des compositions auto-obturantes utilisables dans des bandages pneumatiques. [6] Ils peuvent aussi avoir comme matrice des élastomères diéniques, notamment choisis dans le groupe constitué par les polybutadiènes, le caoutchouc naturel, les 15 polyisoprènes de synthèse, les copolymères de butadiènes, les copolymères d'isoprène et les mélanges de ces élastomères, comme décrit par exemple dans les demandes WO 2010/009849 et WO 2010/009851 relatives également à des compositions auto-obturantes pour bandages pneumatiques. [7] Pour obtenir une très faible dureté, ils peuvent comporter des huiles d'extension 20 en proportion élevée, en particulier pour les produits dont la matrice élastomère est un thermoplastique. Dans ce dernier cas, l'huile d'extension est introduite à proportion de 200 pce (pour cent d'élastomère en masse) ou plus. [8] Toutefois, le stockage, la manutention et la préparation de ces produits en vue de leur transformation, présente des difficultés spécifiques. Il est en effet nécessaire de 25 réaliser des produits intermédiaires se présentant sous la forme de bandes continues dont la section est adaptée pour pouvoir être utilisés comme produit entrant des procédés de mise en oeuvre et de transformation. Et il est impossible de réaliser de telles bandes sans précautions particulières, au risque de devoir affronter tous les inconvénients liés au fort pouvoir adhésif et à la déformabilité de ces produits auto-obturants. 30 [009] On entend par bande continue une bande dans laquelle la longueur est supérieure de plusieurs ordres de grandeurs au rapport entre la section de la bande et ladite longueur. A titre indicatif, on considère que l'on a affaire à une bande continue lorsque la longueur de la bande est cent fois supérieure au rapport entre la section de la bande et sa longueur. 35 [0010] Il est connu de l'état de la technique d'emballer des produits collants dans un film recouvrant toute la surface du produit, afin d'éviter l'agglomération desdits produits avec 3 2957292 leurs supports, ou avec les produits adjacents, durant les phases de mise en oeuvre industrielles. [0011] Classiquement, ces films sont choisis de telle sorte que leur formulation soit compatible avec le produit de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'enlever le film lors de la 5 transformation du produit. Plus spécifiquement, on s'arrange pour que le film fonde et se mélange totalement au produit auto-obturant lors de la mise en oeuvre dudit produit à une température généralement supérieure à la température du film. [0012] Le problème posé par l'utilisation des films d'emballage de toute nature, réside dans le fait que, lorsqu'ils sont présents au-delà d'une certaine proportion, affectent de ~o manière sensible les propriétés physico-chimiques des produits thermoplastiques qu'ils servent à emballer, et modifient, par exemple, le module d'élasticité ou la capacité d'élongation. Aussi, une attention particulière est nécessaire lorsque l'on désire déposer un film de protection à la surface de ces matériaux. [0013] Pour les produits et les films considérés, les taux de dilution acceptables doivent 15 être, inférieurs à 1% en volume, et sont en règle générale inférieurs à 0,5% en volume, et de préférence inférieurs à 0,3%. Le rapport volumique se définit comme étant, pour une longueur donnée de bande le rapport entre le volume de film et le volume de produit auto-obturant contenu dans ladite longueur. [0014] D'autre part, il convient que le polymère formant le film ait une composition 20 compatible avec la formulation des produits auto-obturants décrits ci-dessus. On considère que des produits sont physiquement compatibles lorsque la température de transition vitreuse (Tgm) du mélange présente un seul maxima. La température de transition vitreuse est déterminée par calorimétrie différentielle à balayage (Diferential Scaning Calorimetry ou encore DSC). En désignant par Tgp la température de transition vitreuse du produit 25 auto-obturant et par Tgf la température de transition vitreuse du film, on observe que le mélange des deux composants, dont les formulations sont compatibles, a une seule température de transition vitreuse Tgm comprise entre Tgp et Tgf selon la loi de Fox, telle que 1/Tgm = a/Tgp +(1-a)/Tgf (dans laquelle Tg est exprimée en ° Kelvin), et que les températures de transition vitreuse du produit auto-obturant Tgp et celle du film Tgf ne sont 30 pas détectables dans ledit mélange. [0015] Les films d'emballage convenant particulièrement bien à ce type d'application, sont des films à base majoritaire d'Ethylène Vinyle Acétate (EVA), et plus particulièrement des films de cette famille tels que les films à base majoritaire de Polyoléfine Elastomère (POE) ou de Polyoléfine Plastomère (POP). 35 [0016] On comprend donc que, pour réduire le taux de dilution, on cherche à réduire autant que faire se peut, l'épaisseur des films utilisés pour l'emballage de ces produits 4 2957292 auto-obturants. [0017] Pour atteindre cet objectif, on doit faire face à deux difficultés. La première est liée à la non disponibilité de films de très faible épaisseur sur le marché, et la seconde se révèle lors de mise en oeuvre de films de très faible épaisseur, lesquels ont une très faible 5 résistance mécanique et se prêtent mal à une mise en oeuvre industrielle. [0018] En raison de la spécificité des produits auto-obturants, l'invention a pour objet de proposer une solution originale au problème rencontré. [0019] La bande continue selon l'invention est destinée à l'alimentation d'une machine de transformation. Ladite bande est formée d'un produit auto-obturant ayant une très faible ~o dureté, très élastique et fortement collant emballée dans un film thermoplastique d'épaisseur donnée (e) et choisi dans un matériau compatible avec ledit produit auto-obturant. Cette bande se caractérise en ce que la section de la bande est adaptée de sorte que la compacité C de la bande, définie comme le rapport entre la section de la bande et son périmètre, soit supérieure ou égale à 100 fois l'épaisseur du film (e). 15 [0020] On s'arrange en effet, comme cela a été indiqué ci-dessus pour que le rapport volumique entre le produit auto-obturant et le film soit inférieur ou égal à 1% il convient de choisir une compacité supérieure ou égale à 100 fois l'épaisseur du film. Pour abaisser ce rapport volumique à une valeur de inférieure ou égale à 0,5% et préférentiellement inférieure ou égale à 0,3%, on devra augmenter la compacité de sorte qu'elle soit 20 supérieure ou égale respectivement à 200 fois l'épaisseur du film et à 330 fois l'épaisseur du film. [0021] En d'autre termes si on considère la compacité C comme étant le rapport du volume sur la surface ou, dans le cas d'une bande continue telle que définie ci-dessus, le rapport entre la section et le périmètre, on s'arrange pour que ce rapport soit supérieur ou 25 égal à 100 fois l'épaisseur du film et de préférence supérieur ou égal à 330 fois l'épaisseur du film. [0022] A titre d'exemple, en considérant une bande de section rectangulaire de hauteur H et de largeur E, et un film d'épaisseur e donnée, on s'arrange pour que E *H > e * 100 de manière à ce que le rapport volumique entre le produit auto-2*(E+H) 30 obturant et le film soit inférieur à 1%. [0023] Si l'on souhaite réduire le rapport volumique entre le produit auto-obturant et le film soit inférieur à 0,3%, on définira la section de sorte que E H > e * 330 . 2*(E+H) [0024] Ainsi, pour un film de 3011m une bande de section 4cmx1,7cm donnera un 5 2957292 rapport volumique entre le produit auto-obturant et le film de 0,5%, et une bande de 4cmx4cm donnera un rapport volumique entre le produit auto-obturant et le film de 0,3%. Mais pour un film de 50 µm une bande de section 4cmxl,71cm donnera un rapport volumique de 0,9% et une bande de 4cmx1,3cm un rapport volumique de 1% au delà 5 duquel les propriétés du mélange auto-obturant sont durablement dégradées. [0025] La réalisation d'une bande conforme à l'invention peut se faire à l'aide d'un moyen d'extrusion dont la section de la filière d'extrusion est adaptée aux dimensions que l'on cherche à obtenir. Le film d'emballage est disposé autour du produit immédiatement en sortie de la filière d'extrusion de manière à éviter toute adhésion parasite du produit ~o auto-obturant. [0026] En raison de la température encore élevée du produit auto-obturant en sortie de filière, ce procédé présente également l'avantage de permettre une bonne cohésion entre le film et le produit, ainsi qu'une soudure quasi parfaite des deux lèvres longitudinales du film lorsqu'elle se rejoignent après avoir entouré le produit sur tout son périmètre. 15 [0027] A cet effet, on s'arrange pour que la température de fusion du film soit inférieure à la température de sortie du produit en sortie de la filière d'extrusion. En pratique on choisira un film dont la température de fusion est inférieure à 110°C et de préférence inférieure ou égale à 80°C. En effet, une température plus basse permet de garantir que le film se fondra dans le produit auto-obturant lors de `étape de la reprise de la bande dans 20 un moyen de mise en forme, typiquement une extrudeuse. [0028] La forme de la section de la bande peut être quelconque, La forme circulaire présente l'intérêt d'une compacité élevée. On observera toutefois, qu'une bande de section sensiblement rectangulaire offre également de nombreux avantages, en particulier lorsque la bande continue est lovée en boustrophédon dans un bac et de la possibilité d'occuper 25 au mieux l'espace intérieur dudit bac. Il suffit alors de faire émerger du bac la fin les deux extrémités de la bande pour autoriser l'aboutage de ces deux extrémités respectivement aux extrémités des bandes contenues dans le bac précédent et dans le bac suivant pour permettre une alimentation continue de la machine de transformation à laquelle la bande est destinée. 6 REVENDICATIONS1) Bande continue destinée à l'alimentation d'une machine de transformation, ladite bande étant formée d'un produit auto-obturant de très faible dureté, très élastique et fortement collant, emballé dans un film thermoplastique d'épaisseur donnée (e) et choisi dans un matériau compatible avec ledit produit auto-obturant caractérisée en ce que la section de la bande est adaptée de sorte que la compacité C de la bande, définie comme le rapport entre la section de la bande et son périmètre, soit supérieure ~o ou égale à 100 fois l'épaisseur du film (e). 2) Bande continue selon la revendication 1, dans lequel le rapport entre la section de la bande et son périmètre est supérieur ou égal à 200 fois l'épaisseur du film (e). 3) Bande continue selon la revendication 1, dans lequel le rapport entre la section de la bande et son périmètre est supérieur ou égal à 330 fois l'épaisseur du film (e). 15 4) Bande continue selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel laquelle le produit auto-obturant est un thermoplastique élastomère styrénique choisi parmi les élastomères tels que : - les styrène/butadiène (SB), - les styrène/isoprène (SI), 20 - les styrène/isobutylène (SIB), styrène/éthylène/propylène (SEP), styrène/éthylène/butylène (SEB), styrène/butadiène/styrène (SBS), styrène/isoprène/styrène (SIS), styrène/butadiène/isoprène/styrène (SBIS), styrène/iso butylène/styrène (SI BS), styrène/éthylène/butylène/styrène (SEBS), styrène/éthylène/propylène/styrène (SEPS), styrène/éthylène/éthylène/propylène/styrène (SEEPS) 5) Bande continue selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le produit auto-obturant est un élastomère diénique choisi parmi les élastomères tels que : - le polybutadiène, - le caoutchouc naturel, 35 - les polyisoprènes de synthèse, - les copolymères de butadiènes, 25 30 et les les - les - les - les - les - les - les - les - les mélanges de ces copolymères. 7 2957292 - les copolymères d'isoprène et les mélanges de ces élastomères. 6) Bande continue selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle le film thermoplastique a une température de fusion inférieure à 110°C et de préférence 5 inférieure à 80°C. 7) Bande continue selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le film d'emballage est à base majoritaire d'éthylène Vinyle Acétate. 8) Bande continue selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le film d'emballage est à base majoritaire de Polyoléfine Elastomère. 9) Bande continue selon l'une des revendications 1 à 8, dans laquelle, la section de la bande est circulaire. 10) Bande continue selon l'une des revendications 1 à 8, dans laquelle, la section de la bande est rectangulaire.15