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PERFECTIONNEMENTS A LA FABRICATION DE MATERIAUX MICRO-POREUXo
La présente invention se rapporte à la fabrication de matériaux micro-poreux par un procédé dans lequel de fines particules sont incorpo- rées à une matière thermo-plastique à l'aide d'un solvant qui dissout'en- tièrement 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 1,
amidon en poudre mélangées à une matière thermo-plastique 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 chauf- :Cage pour évaporer la méthyl-cyclohexanone qu'on récupère pour l'utiliser à nouveau. Pour éliminer l'amidon., la feuille est traitée par l'acide sulfurique bouillant. Un traitement à l'eau bouillante précède de préférence le trâitement à l'acide pour gonfler les grains d'amidon et dilater appréciablement la feuille dans ses trois dimensions. Ce traitement préliminai- re 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 le 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 cellu- laireo 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 4tre produits par des matières autres que l'amidon par exemple par les chlorures, sulfates et carbonates de so-
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diurne 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 d9une fine poudre uniforme et doit être facilement entraïnée hors de la matière plastiquée Le prix et les conditions de fabrication 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 ajoutant à la pâte au moment du mélange un liquide plus ou moins incompatible avec la matière thermo-plastique et le solvant et susceptible d'être éliminé au cours de l'entraïnement subséquent. Les liquides les plus courants qui remplissent ces conditions sont l'eau et les alcools polyhydriques coinme 1-'éthylène -glycol,,, le propylène-glycol et la glycérine. Une très faible quantité ajoutée à la pâte donne une perméabilité supérieure au produit fini.
Si l'on utilise de fines particules d'un sel, le chlorure de sodium par exemple,,, pour former les micro-pores,,, l'addition à la pâte d'un liquide incompatible est particulièrement avantageuse parce qu'avec un tel sel il n'est pas possible de se servir de l'effet de gonflement antérieurement mentionnée existant lorsque l'amidon est employé comme matière formant les pores.;, avec pour résultat qu'un partie des particules de sel peuvent rester enkystées et n'être que difficilement entraînées.
L'invention réside dans l'incorporation au mélange comprenant une matière thermo-plastiqueg une matière formant des pores et un solvant de la matière thermo-plastique n'exerçant pas d'effet nuisible sur la matière formant les pores, d'un liquide plus ou moins incompatible avec la matière thermo-plastique et le solvant et susceptible d'être'éli- miné au cours de l'entraînement subséquent appliqué pour enlever la matière formant les pores.
L'invention comprend, en outre, l'incorporation d'eau ou d'un des alcools polyhydriques comme l'éthylène-glycol, le propylène-glycol et la glycérine au mélange de matière thermo-plastique, matière formant des pores et solvant.
Dans les dessins annexés
Sur la fig. 1 les particules d'ingrédient 1 formant des pores sont représentas schématiquement comme étant séparément dispersées dans la matière thermo-plastique 2 et enkystées dans celle-ci. Sur la fig. 2, 1, ingrédient formant des pores 1 et la matière plastique 2 sont représentées à nouveau, mais avec addition du liquide incompatible 3 que l'on peut supposer dispersé en gouttelettes interrompant la continuité de la matière thermo-plastique et l'enkystement de l'ingrédient formant les pores par cette matière. L'entraînement de l'ingrédient formant les pores est donc facilité, et les vides obtenus sont reliés par des canaux dont la taille et la position correspondent à celles des gouttelettes de liquide incompatible., égalemant éliminé par entraînement.
Dans une application avantageuse de l'invention, on mélange 100 parties en poids de chlorure de pclyvinyle non plastifié avec 700 parties de chlorure de sodium 200 parties de méthyl-cyclohexanone et 25 parties de glycérine. Le mélange s'effectue dans un récipient clos à 100 C environ pendant 2 heures environ.
La masse est alors extrudée sous forme de feuille de 0,1 pouce (2,5 mm) environ et est immédiatement amenée par calandrage à une épaisseur de 0,02 pouce (0,5 mm) Après élimination de la méthyl-cyclohexanone par évapora- tion, la matière est soumise à un entraînement par l'eau, de préférence chaude ou bouillante,pour extraire le sel et la glycérine puis séchée.
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Si l'on utilise 1'eau comme liquide incompatible, on peut rem- placer les 25 parties de glycérine par 50 parties d'eau et procéder comme plus haut. Bien que l'eau exerce une action solvante sur la matière formant des pores, lorsque celle-ci est une substance soluble dans l'eau, comme le chlorure de sodium,,, elle ne modifie pas indésirablement les qualités du produit lorsqu'elle est employée en quantité réduite comme indiqué, Cepen- dant,on préférera à l'emploi de l'eau celui de liquides à point d'ébullition élevé., à cause de la perte d'eau par évaporation pendant le mélange.
L'amélioration de la perméabilité du produit fini provenant de l'emploi d'un liquide incompatible dans le mélange peut être considéra- ble et varie suivant la quantité présente. Dans l'exemple cité, où l'on emploie 25 parties-de glycérine, la perméabilité à l'air peut être évaluée à 100. Avec 15 parties de glycérine, la perméabilité à l'air serait égale à 25, et à 8 avec 10 parties de glycérine. Sans glycérine., la perméabilité à l'air serait négligeable.
Un autre avantage est la vitesse d'entraïnement, fortement augmentée par la présence d'un liquide incompatible comme la glycérine dans le mélange.
L'amidon est une matière convenable pour créer la microporosi- té parce que n'importe quelle variété, l'amidon de mats par exemple possède une grandeur de particules relativement uniforme., donnanr au matériau micro-poreux une grandeur de pores également uniforme., ce qui présente 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 les sels indiqués plus haut, sous la forme de particules de grandeur uniforme. Le broyage fournit des particu- les 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 0,1mm.
Si l'on désire que la matière micro-poreuse possède une souplesse et une capacité d'allongement marquées,un plastifiant peut être ajouté après le mélange de la pâte. Par exempledans le mélange ci-dessous., le dibutyl-phtalate reste pour plastifier le chlorure de polyvinyle après l' évaporation de la méthyl-cyclohexanone et l'entraïnement du sel ét de la glycérine
EMI3.1
<tb>
<tb> Chlorure <SEP> de <SEP> polyvinyle <SEP> 100 <SEP> parties
<tb> Dibutyl-phtalate <SEP> 75 <SEP> "
<tb> Chlorure <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 700 <SEP> "
<tb> Méthyl-cyclohexanone <SEP> 170 <SEP> "
<tb>
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EMI4.1
<tb>
<tb> Glycérine <SEP> 5 <SEP> parties
<tb>
De préférence, on utilisera un plastifiant non migrant,
parce que les plastifiants du type du dibutyl-phtalate ont tendance à exsuder à cause de l'état extrêmement poreux du produit obtenu. A titre d'exemple, on mélange du sébagate de polypropylène aux autres matières dans un mélangeur entou- ré d'une chemiseà circulation de vapeur, pendant 2 heures,à une température de 95 à 100 C, la glycérine étant présente comme liquide incompatible:
EMI4.2
<tb>
<tb> Chlorure <SEP> de <SEP> polyvinyle <SEP> 100 <SEP> parties
<tb> Sébaçate <SEP> de <SEP> polypropylène <SEP> 100 <SEP> parties
<tb> Chlorure <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 700 <SEP> parties
<tb> Méthyl-cyclohexanone <SEP> 180 <SEP> parties
<tb> Glycérine <SEP> 5 <SEP> "
<tb>
La présence de la glycérine favorise l'entraînement du sel et améliore la perméabilité du produit abtenuo
D'autres matières thermo-plastiques que le chlorure de polyvinyle peuvent être employéeso Par exemple..
des polymères provenant de la polymérisation simultanée de 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 micro-poreux par incorporation de fines particules avec l'aide d'un solvant pour le copolymère. La perméabilité du matériau micro-poreux obte- nu 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.
Le caoutchouc est essentillement thermo-plastique jusqu'au moment de la vulcanisation où des liaisons transversales moléculaires déterminent une fixation à caractère irréversible.
Un mélange de caoutchouc, agents de vulcanisation, fines particules d'une matière formant des pores, d'un solvant du caoutchouc et d'un liquide comme la glycérine peut acquérir les formes désirées par moulage suivi d'évaporation du solvant. Tandis que la matière se trouve dans un état permettant l'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 fines particules d' ingrédients formant les pareso
A titre d'exemple de l'application de l'invention à la fabrica- tion de feuilles de caoutchouc micro-poreux, on mélange 23 livres (10,3 kg) de caoutchouc naturel avec 100 livres (45 kg) d'amidon de mais, 6,
3 livres (2,8 kg) de soufre0,4 livre (0,18 kg) de diphényl-guanidine et 0,5 livre (0 22 kg) d'oxyde de zinc. Le mélange s'effectue sur un laminoir et la matière mélangée est ensuite portée dans un mélangeur interne où l'on y ajoute 30 livres (13 kg) de méthyl-cyclohexanone et 5 parties de glycérine.
Le mélangeur interne est équipé d'un condenseur à reflux et chauffé à 60 Co La pâte obtenue est portée dans un extrudeur d'où elle sort sous la forme d'une feuille de 0,020 pouce (0,5 mm) d'épaisseur.
Le solvant est éliminé dans un four à 100 Ca La feuille est découpée en morceaux qu'on empile avec intercalation de feuilles de papier et qu'on place dans un récipient fermé pour la vulcanisation. Après vulcanisation. les feuilles sont traitées pendant 1 heure dans une solution d'hydroxyde de sodium à 1% à 100 C, puis pendant 1/2 heure dans de l'eau de lavage. bouillante. Finalement les feuilles sont séchées à une température de 60 C
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environ. Le mélange et le mode opératoire sont choisis pour transformer le caoutchouc en ébonite (état complètement vulcanisé) mais il va de soi qu'un produit plus flexible peut être obtenu en réduisant les proportions d'agents de vulcanisation et le degré de vulcanisation.
Bien que la méthyl-cyclohexanone soit utilisée comme solvant dans les exemples,, d'autres solvants peuvent être employés, l'isophorone par exemple.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de fabrication d'un matériau micro-poreux à partir d'une matière thermo-plastique, d'une matière formant des pores et d'un solvant de la matière thermo-plastique n'exerçant pas d'effet indésirable sur la matière formant les pores, caractérisé en ce qu'un liquide plus ou moins incompatible avec la matière thermo-plastique et le solvant et sus- ceptible d'être éliminé avec la matière formant les pores est incorporé dans le mélange fournissant le matériau micro-poreux.
2.- Procédé de fabrication d'un matériau micro-poreux dans lequel de fines particules d'une matière formant des pores sont incorporées à une matière thermo-plastique à l'aide d'un solvant qui dissout entièrement ou partiellement la matière thermo-plastique sans exercer d'effet indésirable sur les fines particules, la pâte obtenue étant moulée en forme, le solvant éliminé et la masse traitée pour enlever les fines particules et laisser des micropores dans la matière thermo-plastique solide, caractérisé en ce qu'on introduit dans le mélange formant la pâte un liquide plus ou moins incompatible avec la matière thermo-plastique et le solvant et susceptible d'être éliminé avec la matière formant les pores.