BE521527A - - Google Patents

Description

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  PERFECTIONNEMENTS A LA FABRICATION DE MATERIAUX MICRO-POREUX. 



   La présente invention se rapporte a la fabrication de matériaux micro-poreux par ùn procédé dans lequel de fines particules sont incorporées à une matière thermo-plastique à l'aide d'un solvant qui dissout entièrement ou partiellement la matière thermo-plastique tout en n'exerçant pas d'effet nuisible sur les fines particules, la pâte obtenue recevant les formes désirées par moulage, le solvant étant éliminé et la masse traitée pour faire disparaître les fines particules et laisser des micro-pores dans la matière thermo-plastique solide. Les fines particules peuvent être de l'amidon en poudre mélangées à une matière thermoplastique comme le chlorure de   polyvinyle   et à un solvant comme la méthyl - cyclohexanone. La pâte est portée dans un appareil d'extrusion d'où elle sort sous forme de feuilles.

   Elle est ensuite transportée dans un four ou chambre de chauffage pour évaporer la méthyl-cyclohexanone qu'on récupère pour l'utiliser à nouveauo Pour éliminer l'amidon, la feuille est traitée par l'acide sulfurique bouillant. Un traitement à l'eau bouillante précède de préférence le traitement à l'acide pour gonfler les grains d'amidon et dilater appréciablement la feuille dans ses trois dimensions. Ce traitement préliminaire dans   l'eau   bouillante améliore fortement la perméabilité du matériau micro-poreux achevé. 



  On suppose que les particules d'amidon s'enkystent dans des membranes de la matière thermo-plastique pendant   19 mélange   et la fabrication, et, en l'absence d'un traitement préliminaire à   l'eau   bouillante, ces membranes ont tendance à conserver une structure plus ou moins cellulaire. 



  La rupture provoquée par le gonflement des grains d'amidon assure un degré d'intercommunication plus élevé entre les cellules et confère par conséquent une perméabilité plus grande au matériau achevé. 



   Les micro-pores peuvent être produits par des matières autres que l'amidon, par exemple par les chlorures, sulfates et carbonates de sodium, de potassium et de magnésium. Le choix de la matière produisant les micro-pores doit être régi par le fait que cette matière doit exister sous la forme d'une fine poudre uniforme et doit être facilement entraî- 

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 née hors de la matière plastique. Le prix et les conditions de fabricaticn doivent être également pris en considération. 



   On a trouvé à présent., que l'enkystement de la matière formant les pores dans la matière thermo-plastique peut être réduit et que la micro-porosité du produit obtenu peut être augmentée en soumettant la matière à un travail mécanique, par calandrage ou autre moyen approprié, après élimination totale ou partielle du solvant, de façon que les particules adjacentes soient pressées en contact les unes avec les autres, rompant ainsi une partie des membranes d'enkystement. Ce travail mécanique de la matière est particulièrement avantageux lorsqu'on utilise un   sel¯com-   me ingrédient pour former les pores, parce   qu'une   particule de sel ne gonfle pas comme le fait un grain d'amidon dans l'eau bouillante et présente donc une tendance moins marquée à rompre les membranes.

   D'autre part, si un plastifiant a été introduit dans la matière thermo-plastique pour donner la souplesse au produit fini, le travail mécanique est plus important parce que la plasticité supplémentaire de la matière thermo-plastique rend sa rupture plus difficile.   On   a constaté que le calandrage ou l'étirage,après élimination du solvant, est un moyen efficace pour effectuer le travail mécanique nécessaire
L'invention consiste donc à soumettre une matière en feuilles   comprenant   une matière thermo-plastique, de fines particules qui peuvent être enlevées par la suite, et un solvant qui dissout entièrement ou partiellement la matière thermo-plastique sans exercer d'effet nuisible sur .

   les fines particules, après élimination totale ou partielle du solvant, à un travail mécanique par lequel l'épaisseur de la feuille est réduite ou ses autres dimensions augmentées, avec pour résultat que des particules adjacentes sont pressées en contact plus intime les unes avec les autres et que les membranes qui les entourent sont rompues, les fines particules étant ensuite enlevées 
L'invention comprend, en outre, la réduction de l'épaisseur ou l'augmentation de la longueur des feuilles de matière, après élimination totale ou partielle du solvant, mais avant que les fines particules soient enlevées, par un traitement de calandrage ou un traitement d'étirage suivant le cas 
Dans les dessins annexés 
Fig.

   1 et 2 sont des vues schématiques en coupe d'un matériau contenant de fines particules de matière formant des pores, avant et après traitement suivant l'invention. 



   Fig. 3 est une vue schématique d'une installation pour la fabrication d'un matériau microporeux suivant la présente invention. 



   Sur la   fig.   1, les particules d'ingrédient 1 formant les pores sont représentées schématiquement comme étant séparément dispersées et enkystées dans la matière thermo-plastique   2.   Après le   ca-landrage   réduisant l'épaisseur de la masse ou après son étirage on peut supposer que les particules d'ingrédient 1 formant des pores sont pressées en contact les unes avec les autres comme sur la fig. 2. La matière thermo-plastique 2 est allongée et rompue aux points de contact des particules d'ingrédient formant les pores. Ceci facilite l'entraînement de cet ingrédient et laisse dans la matière thermo-plastique un système de vides communiquant les unes avec les autres. 



   Dans une application avantageuse de l'invention, la masse ou le mélange est extrudé en une feuille de   0,080   pouce (2   mm)   environ d'épaisseur et immédiatement amené par calandrage à une épaisseur de   0,020   pouce (0.5 mm) environ, après quoi le solvant est chassé par évaporation et la feuille est calandrée à nouveau pour réduire son épaisseur à   0,012   pouce (0,3 mm). 



  La première opération de calandrage, effectuée immédiatement, avant l'élimination du solvant n'est pas comprise dans la définition de "travail   méca-   nique" et est simplement un moyen pratique d'obtenir une feuille uniforme. 



  La présence du solvant à ce moment plastifie efficacement la matière thermo- 

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 plastique qui s'écoule facilement et n'offre pas de résistance appréciable à la déformation La seconde opération de   calandrage,  exécutée après l'élimination complète ou partielle du solvantscorrespond à la définition parce que la plasticité réduite de la matière thermo-plastique la rend moins capable de   s'écouler   sous la pression. Cette plasticité ne favorise ni ne lubrifie plus de fluage des particules d'ingrédient formant les parés Au contraire   le   caractère plus cassant de la matière permet aux particules de rompre les membranes et d'entrer en contact mutuel. 



     Figo 3   représente schématiquement un mode d'application de 1' inventiono Le mélange ou la masse est introduit dans la trémie 1 d'un extrudeur à vis 2 et est chassé au travers d'une fente 3 sous forme de feuilles immédiatement calandrées dans une légère calandre à deux cylindres   4..   



  La feuille passe ensuite dans un four 5 pour éliminer le solvant puis est calandrée dans une calandre lourde à deux cylindres 60   L'entraînement   s'effectue dans un réservoir   d'eau 7   et la feuille est séchée dans une étuve 8 puis enroulée en 90 
Si   l'on   désire que le matériau micro-poreux possède une souplesse et un allongement marqués, un plastifiant peut être ajouté au moment du mélange de la pâte.

   Par exemple dans le mélange suivant,le dibutyl-phtalate 
 EMI3.1 
 reste pour plastifier le chlorure de polyviayle après évaporation de la méthylmcyclohexanon et entraînement du sel par l'eau courante g 
 EMI3.2 
 
<tb> 
<tb> Chlorure <SEP> de <SEP> polyvinyle <SEP> 100 <SEP> parties
<tb> 
 
 EMI3.3 
 Dîbutyl-phtalate 75 n 
 EMI3.4 
 
<tb> 
<tb> Chlorure <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 700 <SEP> "
<tb> Méthyl-cyclohexanone <SEP> 170 <SEP> "
<tb> 
 
On utilisera de préférence un plastifiant non migrant parce que les plastifiants du type du   dibutyl-phtalate   ont tendance à exsuder à 
 EMI3.5 
 cause de la nature très poreuse du produit fini A titre d?exemple ,

   on mélan- ge du   sébagate   de polypropylène avec les autres ingrédients dans un mélangeur à chemise de vapeur pour pâtes pendant 2 heures à une température de 95 -   100 C   : 
 EMI3.6 
 
<tb> 
<tb> Chlorure <SEP> de <SEP> polyvinyle <SEP> 100 <SEP> parties
<tb> Sébaçate <SEP> de <SEP> polypropylène <SEP> 100 <SEP> "
<tb> Chlorure <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 700 <SEP> "
<tb> Méthyl-cyclohexanono <SEP> 180 <SEP> "
<tb> 
 
 EMI3.7 
 La matière mélangée est extrudée sous la forme d9nn feuille de Q D80 pouce (2 mm) d épaisseur et immédiatement réduite par calandrage à une épaisseur de 0 020 pouce ( 0  5 mm) o Après élimination du solvant dans un four à air à 1OO=110oC la feuille est refroidie à la température ordinaire et amenée par calandrage à une épaisseur de 0,012 pouce (093 mm)

   à l'aide d'une calandre à deux cylindres dont le cylindre inférieur a une température de 110=120 G et le cylindre supérieur une température de 8O=90oC La feuille calandrée est soumise à un entraînement par 19eau à 4QgoeC pendant je minutes puis séchée dans un four à air à 55-60 C. 
 EMI3.8 
 L9amélioration de la perméabilité du produit fini due à l'opéra- ion de calandrage après élimination du solvant est très considérable et en 
 EMI3.9 
 rapport avec le degré de réduction de l9êpaissua  Par exemple, si l'on fixe à 180 la perméabilité à l'air de la feuille obtenue comme ci-dessus avec une réduction d 8 épaissebzx  de 0 ,020 pouce à 0 012 pouce z 95 à 0 3 mm) après élimination du solvant la perméabilité à l'air avec une réduction de 002O pouce à 0015 pouce (05 à ,3 mm)

   est égale à 20 et la perméabi- lité sans aucune réduction est négligeable. 



   L'amélioration de la perméabilité du produit fini dépend également 
 EMI3.10 
 du degré dllélimination du solvant avant le calandrage. Dans 19exempla donné ci-dessus, une réduction d 9 épaisseur de 0,9020 pouce à 0,012 pouce (95 à 0,3mm) après élimination complète du solvant donne une perméabilité à   1 Il air   de 100 

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 Si on laisse subsister un cinquième de la quantité initiale de solvant, la perméabilité à   2'air   est   50.   S'il reste la moitié du solvant la perméabilité à   l'air   équivaut à 10, et à 5, à la même échelle, s'il en reste les 3/4. 



   A titre d'exemple de l'application de l'étirage comme travail mécanique, la feuille est immédiatement calandrée jusqu'à une épaisseur de 0,012 pouce (0,3 mm) avant l'élimination du solvant. Le travail mécanique est, ensuite, effectué en faisant passer la feuille entre deux paires de cylindres recouverts de caoutchouc, la seconde paire tournant plus vite de 40% afin d'étirer la feuille de   40%   dans le sens de la longueur La feuille conserve un accroissement de longueur de 10% mais ne présente qu'une réduction négligeable dans le sens de l'épaisseur.

   Après entraînement de l'ingrédient formant les pores, la feuille reprend la même longueur qu'une feuille non étirée en présentant une perméabilité à l'air nettement   supérieure o  
L'amidon est une matière convenable pour créer la   microporosité   parce que n'importe quelle variété, l'amidon de mais par exemple, possède une grandeur de particules relativement uniforme, donnant au matériau microporeux une grandeur de pores également uniforme, ce qui offre une grande importance parce que le passage au travers d'un matériau contenant des pores de différentes dimensions s'effectue de préférence par les plus grands pores, tandis que les plus petits restent inutilisés. 



   Il est difficile d'obtenir des chlorures, sulfates et carbonates de sodium potassium et magnésium cités plus haut, sous la forme de particules de grandeur uniforme Le broyage fournit des particules de grandeur très variable et il faut recourir à des procédés compliqués de séparation et calibrage pour éliminer les particules de grande taille et les rebroyer. 



  Malgré ces procédés, la gamme des granulométries est trop large, le plus fort calibre pouvant être 20 fois plus grand que le plus faible.   On   a obtenu les meilleurs résultats en séchant par pulvérisation une solution aqueuse du sel.   On   dirige par exemple une solution à 25% de chlorure de sodium dans l'eau sur un disque métallique tournant qui la rejette sous forme de menues gouttelettes dans une chambre traversée par un courant d' air chaud. L'eau de chaque gouttelette s'évapore   presqu'immédiatement   et le sel de la gouttelette reste sous la forme d'une petite particule.

   Dans des conditions de travail favorables, le diamètre des particules peut varier de 0,02 mm   à   0,05 mm environ mais comme quelques particules plus grandes peuvent être présentes, il est préférable de faire passer la matière par un tamis de soie de 150 mailles par   exemple,   retenant les particules d'un diamètre supérieur à   0,1   mm. 



   Le chlorure de polyvinyle est une matière appropriée pour la fabrication de matériaux   microporeux par   incorporation de fines particules d'un ingrédient formant des pores, avec l'aide d'un solvant pour ramollir le chlorure de polyvinyle. Ce dernier est capable de résister aux efforts créés par le travail mécanique sans changements de structure indésirables. 



  On peut utiliser cependant d'autres matières thermo-plastiques que le chlorure de polyvinyle Par exemple, des polymères provenant de la polymérisation simultanée d'halogénures de vinyle avec d'autres produits éthyléniques de substitution du type CH2 =   C#,  comme les copolymères de chlorure de vinyle avec le chlorure de   vinylidène   peuvent être transformés en matériaux microporeux par incorporation de fines particules avec l'aide d'un solvant pour le copolymère .

   La perméabilité du matériau microporeux obtenu est améliorée par l'application de l'invention Lorsque le matériau   microporeux   doit posséder une certaine souplesse et une certaine capacité d'allongement) la plastification interne provoquée par la copolymérisation constitue un avantage et peut réduire la quantité de plastifiant supplémentaire requise
Par exemple, le Géon 202 copolymère de chlorure de vinyle et de chlorure de vinylidène, peut être employé dans le mélange suivant 
 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> Géon <SEP> 202 <SEP> 100 <SEP> parties
<tb> Sébaçate <SEP> de <SEP> polypropylène <SEP> 80 <SEP> "
<tb> 
 

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 EMI5.1 
 
<tb> 
<tb> Chlorure <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 700 <SEP> parties
<tb> Méthyl-cyclohexanone <SEP> 170 <SEP> "
<tb> 
 
La matière mélangée est traitée comme décrit plus haut,

   et calandrée après élimination du solvant pour ramener son épaisseur de   0,020   pouce 
 EMI5.2 
 à 0,012 pouce (0?5 à 9 mm) En utilisant ce copolymère au lieu de chlo- rure de polyvinyle la quantité de sébaçate de polypropylène peut être réduite de 100 parties à 80 parties sans affecter sérieusement la capacité d'allongement du produit fini 
 EMI5.3 
 A titre dexemple de Inapplication de 19invention à un mélange de polymères on prend 100 parties de DVpolyblendw formé d'un mélange intime de caoutchouc nitrile et de chlorure de polyvinyle, on ajoute 600 parties de chlorure de sodium et 140 parties de   méthyl-cyclohexanone.   Après mélange 
 EMI5.4 
 complot,, la matière est mise en feuilles de 0?020 pouce (0?5 mm) daépaisseur le solvant est éliminé et 19épaisseur réduite par calandrage à 0,012 pouce (0,3 mm)

   Le sel est ensuite entraîné par   laau   chaude.   Inapplication   du travail mécanique à la feuille débarrassée du solvant augmente considérablement la perméabilité du produit fini à   1 [) air   et aux liquides. 



   Le caoutchouc est essentiellement   thermo-plastique     jusqu[) au   moment de la vulcanisation, où des liaisons moléculaires transversales déterminent une fixation à caractère   irréversible.   Un mélange de caoutchouc, d'agents de vulcanisations de fines particules dune matière formant des pores, et   d'un   solvant pour le caoutchouc peut acquérir les formes désirées par moulage suivi d'évaporation du solvant. Comme la vulcanisation ne s'est pas encore   produites   la matière peut être soumise à un travail mécanique 
 EMI5.5 
 pour éc3.ui  1'enkystement des fines particules, une partie du solvant étant laissée dans la matière si on le désire.

   Lorsque la matière se trouve dans un état permettant 1?enlèvement facile des fines particules et assurant une perméabilité satisfaisante du produit fini, on la soumet à la température de vulcanisation? par exemple 140 C pendant 4 heures, puis on élimine les 
 EMI5.6 
 fines particules d9ingédient formant les pores .

   z titre d'exemple de Inapplication de l'invention à la fabrication de feuilles de caoutchouc mieroporeux9 on mélange 23 livres (10,3 kg) de caoutchouc naturel avec 100 livres (45 kg) d9amidon de maïs? 6,3 livres (298 kg) de soufre? 0,4 livre (0?18 kg) de diphényl-guanidine et 0 ,5 livre (0,22 kg) d'oxyde de zinc Le mélange s-9effectue sur un laminoir et la matière mélangée est ensuite portée dans un mélangeur interne où on y ajoute 30 livres de méthyl=cyclokexanone comme plastifiant temporaire Le mélangeur interne est équipé   d'un   condenseur à reflux et chauffé à 60 C.

   La pâte obtenue est portée dans un   extrudeur   dont elle sort sous la forme   d'une   
 EMI5.7 
 feuille de o ,020 pouce (0?5 mm) d'épaisseur Le solvant est éliminé dans un four à 100 C puis la feuille est calandrée pour réduire son épaisseur 
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 de 0 ?020 pouce à 0 ?0l2 pouce (0 ?3 mm) La feuille est découpée en morceaux qu'on empile avec intercalation de feuilles de papier et   qu9on   place dans un récipient fermé pour la vulcanisation. Après la vulcanisation, les 
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 feuilles sont traitées pendant une heure dans une solution d-9hydroxyde de sodium à 1% à 100 C puis pendant 1/2 heure dans de l'eau de lavage bouillente. Finalement!' les feuilles sont séchées à une température de 60 C environ.

   Le mélange et le mode opératoire sont choisis pour transformer le caoutchouc en ébonite (état complètement vulcanisé) mais il va de soi   qu9un   produit plus flexible peut être obtenu en réduisant les proportions 
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 dagents de vulcanisation et le degré de vulcanisation. L9applioation du travail mécanique donne une plus grande perméabilité au produit achevé. 



  Bien que la méthyl-cyalohexanone soit utilisée comme solvant dans les exemples e d9autx es solvants peuvent être employés.. 1 isophorone par exemple.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication d'un matériau microporeux caractérisé en ce qu'on soumet une matière en feuilles comprenant une matière thermoplastique,de fines particules qui peuvent être enlevées par la suite, et un solvant qui dissout entièrement ou partiellement la matière thermo-plas- tique sans exercer d'effets indésirables sur les fines particules, après élimination totale ou partielle du solvant de la matière à un travail mécanique qui réduit l'épaisseur de la feuille ou augmente une ou plusieurs autres dimensions, ce travail ayant pour résultat que les particules adjacentes sont pressées en contact plus intime les unes avec les autres et que les membranes qui les entourent sont rompues, les fines particules étant ensuite enlevées.

   2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le travail mécanique consiste à calandrer la matière après élimination totale ou partielle du solvant, mais avant enlèvement des fines particules 3.- Procédé suivant larevendication 1, caractérisé en ce que le travail mécanique consiste à étirer la matière après élimination totale ou partielle du solvant, mais avant enlèvement des fines particules.

   4.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on extrude la matière sous forme de feuille, on calandre la feuille en vue de réduire son épaisseur, on élimine le solvant de la matière par application de chaleur, on calandre à nouveau la matière pour réduire son épaisseur, on enlève les fines particules et on sèche la feuille.

   5.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on. extrude la matière sous forme de feuille, on calandre la feuille pour réduire son épaisseur, on élimine le solvant de la matière par application de chaleur, on étire la matière, on élimine les fines particules et on sèche la feuille.

   60- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on introduit un plastifiant dans la matière.

   7.- Procédé suivant la revendication 4,, caractérisé en ce qu'on extrude la matière en une feuille de 0,080 pouce (2 mm) d'épaisseur, on la calandre pour lui donner une épaisseur de 0,020 pouce (0, 5 mm) environ, on élimine le solvant à une température de 100-110 C, on refroidit la feuille à la température ordinaire, on la calandre dans une calandre à deux cylindres, le cylindre inférieur ayant une température de 110-120 C environ et le cylindre supérieur une température de 80-90 C.

   8.- Procédé suivant l'une ou 1!' autre des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise de l'amidon ou un chlorure, sulfate ou carbonate de sodium, potassium ou magnésium comme fines particules à enlever par la suite .

   9.- Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le chlorure, le sulfate ou le carbonate de sodium, potassium oumagnésium est utilisé sous forme d'une poudre séchée par pulvérisation à partir d'une solution aqueuse et tamisée pour éliminer les particules d'un diamètre supérieur à 0,1 mm.

   10.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise du chlorure de polyvinyle comme matière thermo-plastique et de la cyclohexanone ou isophorone comme solvant- 11.- Procédé suçant l'une ou l'autre des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on utilise du caoutchouc comme matière thermoplastique et on y incorpore des agents de vulcanisation, un seyant et de fines particules d'ingrédient formant des pores, la matière après élimination totale ou partielle du solvant étant travaillée mécaniquement, vulcanisée, et les fines particules enlevées 12.- Procédé suivant la revendication 1,

   caractérisé en ce que <Desc/Clms Page number 7> la matière comprend un copolymère de chlorure de vinyle et de chlorure de vinylidène du sébagate de polypropylène du chlorure de sodium et de la méthyl-cyclohexanone.

   13.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matière est un mélange intime de caoutchouc nitrile et de chlorure de polyvinyle,de chlorure de sodium et de méthyl-cyclohexanone.

   14.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matière comprend du chlorure de polyvinyle,du sébaçate de polypropylène du chlorure de sodium et de la méthyl-cyclohexanone.

   15.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matière est formée de chlorure de polyvinyle dibutyl-phtalate, chlorure de sodium et méthyl-cyclohexanone.

   16.- Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la matière comprend du caoutchouc naturels de 1-'amidon de maïs, du soufre, de la diphényl-guanidine et de l'oxyde de zinc avec de la méthyl-cyclohexanone ajoutée après le mélange.