BE637789A - - Google Patents

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Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Procédé de moulage du polyéthylène de poids moléculaire élevé et objets moulés obtenus selon ce procédé. 



   La présente invention concerne un procédé de moulage du polyéthylène de poids moléculaire élevé ainsi que les objets moulés obtenus suivant ce procédé. 



   Le polyéthylène à très haut poids moléculaire, par   exem-   ple supérieur à 106, possède des propriétés mécaniques remarquables, notamment une résistance exceptionnelle au choc. Toutefois, la transformation de ce polyéthylène par les techniques habituelles d'extrusion ou de moulage par injection est pratiquement impossible à cause de sa viscosité en fondu qui est très élevée. Par contre,le moulage de ce matériau par compression est possible mais est peu   uti-   lisé en raison de la longueur des cycles de chauffage et de refroi- dissement des moules. 



   On a déjà proposé divers procédés pour améliorer cette technique de moulage par compression afin de la rendre plus apte à la mise en oeuvre de ce type de matériau. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



     Ainsi,   on a déjà suggéré de mouler par conpression,   'OU, un.   pression de l'ordre de 500 à 1000   Kgr/cm2   et à température ambiante, des   prformes,   qui sont ensuite chauffées sans pression puis trans- férées   dune   un moule chaud,  ou   elles sont comprimée* et   refroidie     Ce   moule   chaud peut être maintenu à une température inférieure au point de fusion du polyéthylène, par exemple à 75 C, pendant toute la durée de la compression et la pièce peut être démoulée cette température.

     On   conçoit qu'une telle techincue permette de raccourcir le cycle de moulage, puisque le chauffage des   préfor-   mes ert effectué en dehors du moule et que ce dernier peut être   maintenu   à une température constante. Cependant, ce procédé pré- sente toujours certains inconvénients. Ainsi, il exige l'immobili- sation de deux presses dont l'une doit pouvoir exercer des pressions considérables. En outre, comparé au temps de moulage, le temps nécessaire au chauffage des préformes est assez long puisqu'il est de l'ordre de 30 minutes. 



   Une autre technique consiste à préplastifier le polyéthy- lène en le chauffant pendant 10 à 30 minutes, à une température supérieure à 180 C, dans un puissant pétrisseur chemisé. La matière préplastifiée est alors transférée dans un moule maintenu entre 180 et 200 C où elle est comprimée à 100   Kgr/cm2   durant 15à 30 minutes, puis refroidie pendant 1 heure sous une pression de 200 à 250   Kgr/cm.   



  Ce procédé présente également certains inconvénients. Il implique notamment un cycle de pressage d'une durée minimum de 1 heure 15 mi- nutes, compte non tenu   du   temps nécessaire pour réchauffer le moule avant le cycle de moulage suivant. Le refroidissement d'une heure peut$ sans doute, être abrégé lors du moulage de pièces de faibles dimensions, mais la durée du pressage à   chaud   ne peut être modifiée à cause de la viscosité extrêmement élevée du produit fondu. En effet, l'état préplastifié de la matière introduite dans le moule implique la nécessité de lui faire subir des efforts de cisaillement importants qui seraient générateurs de tensions internes si la durée 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 du pressage à chaud n'était pas suffisamment longue. 



   La demanderesse a maintenant mis au point un nouveau procédé de moulage du polyéthylène de poids moléculaire élevé qui ne   présen-   te plus les inconvénients susmentionnés et qui permet, en outre, d'obtenir des objets moulés de très bonne qualité. 



   Conformément au procédé faisant l'objet de l'invention, le polyéthylène est préchauffé   à   l'état pulvérulent avant   d'être   tram;.. féré dans les moules de mise en forme. Lors de ce préchauffage, on porte la résine à une température légèrement supérieure à son point de fusion cristalline (130 à   135*C).   Par ailleurs, on a éga- lement constaté qu'il est intéressant de maintenir les moules à une température légèrement inférieure au point de fusion cristalline du polyéthylène. 



   Enfin, l'agglomération des particules de polymère est évitée, lors du préchauffage, en soumettant ces particules à un brassage continuel durant le préchauffage. Ce préchauffage peut, en particu-, lier, être réalisé en lit fluidisé ou par passage en continu à tra- vers un four rotatif. 



   La demanderesse a, en outre, constaté que les polyéthylènes à haute   denrité   fabriqués par des procédés en suspension ont la   parti.   cularité de se présenter sous forme d'une poudre fine et régulière qui convient particulièrement pour réaliser   lo   procédé suivant l'in- vention, 
Le procédé suivant l'invention comprend donc les opérations suivantes; -   préchauffage,   par exemple en lit fluidisé ou dans un four rotatif, du polyéthylène à une température supérieure à 130-135 C de façon à rendre le produit amorphe. 



  - transfert de la poudre chaude dans un moule maintenu à une   tempé-   rature de l'ordre de 120- 130 C, température à laquelle la cristal-   lisation   du polyéthylène est rapide - compression de la poudre dans le moule durant un temps suffisant pour Que la cristallisation du polyéthylène soit complète 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 démoulage de l'objet conformé sans refroidir le moule, et   refroi-   dis sèment de cet objet en dehors du moule. 



   Outre qu'il se caractérise par un cycle de moulage très court du fait que le préchauffage est très rapide et que les moules sont   maintenus à   température constante, le procédé suivant l'invention présente d'autres avantages non   négligeable..   



   Ainsi, comme la plus grande partie de   la   cristallisation, donc du retrait, se produit lorsque la matière est comprimée dans le moule, il en résulte que la précision dimensionnelle des objets Moulés est très bonne. 



   En outre, comme la matière ne subit pratiquement pas d'ef- forts do cisaillement au cours de son moulage, les pièces obtenues sont pratiquement exemptes de tensions internes et leur stabilité dimensionnelle est donc excellente. 



   Le procédé suivant l'invention est illustré par les exemples de réalisation pratique donnée ci-après. Toutefois, il est bien entendu que ces exemples ne limitent nullement l'invention car cel- le-ci est susceptible de variantes qui ne sortent ni de son cadre, ni de son esprit. 



    EXEMPLE   1 - 
On polymérise de l'éthylène suivant le procédé basse pres- sion décrit dans le brevet belge n 547.618 en utilisant comme cata- lyseur ternaire un mélange TiC14 + A1C13 + Sn (C4H9)4 et comme milieu de polymérisation de l'n-hexane à 40 C. On obtient de cette façon un polyéthylène en poudre ayant les caractéristique)!suivantes 
 EMI4.1 
 
<tb> - <SEP> viscosité <SEP> inhérente <SEP> tli <SEP> à <SEP> 160 C <SEP> dans <SEP> la <SEP> tétraline <SEP> : <SEP> 21 <SEP> dL/gr
<tb> 
<tb> 
<tb> viscosité <SEP> spécifique <SEP> réduite <SEP> @ <SEP> réd. <SEP> dans <SEP> la <SEP> téraline: <SEP> 37 <SEP> dL/gr
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> - <SEP> poids <SEP> moléculaire <SEP> moyen <SEP> en <SEP> poids <SEP> : <SEP> 4.106
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> - <SEP> poids <SEP> spécifique <SEP> réel <SEP> :

   <SEP> 0,940 <SEP> Kgr/dm-
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> - <SEP> poids <SEP> spécifique <SEP> apparent <SEP> par <SEP> écoulement <SEP> libre <SEP> : <SEP> 0,240 <SEP> Kgr/dm3
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> diamètre <SEP> moyen <SEP> des <SEP> grains <SEP> : <SEP> 0,35 <SEP>  un
<tb> 
 
Cette poudre est chauffée en lit fluidisé au moyen de l'appareil représenté à la fig. 1 annexée. Cet appareil se compose 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 
 EMI5.1 
 d'une chambre de fluidisation 1. dans laquelle le gaz de fluidisation pénètre par une plaque de distribution 2. L'alimentation, en polyé- t4llyl'ene en poudre se fait par une via d'Archimède 3 et le trop-plein du lit fluide s'écoule par un réservoir 4 muni d'un calorirugeago 9 et  tl.#une vanne rotative 5.

   Le gaz de fluidisation circule en   circuit   ferme au moyen d'une   soufflante   6, Il est chauffé au moyen ce résistances électriques 7 avant de pénétrer dans le lit fluide. 



  A la sortie de celui-ci, il passe dans un cyclone 8 où il est dé-   poussière.   
 EMI5.2 
 



  La température du gaz de fluidisation à l'entrée du lit fluide est portée   à   150 C. 



   Le produit recueilli à la sortie de la vanne rotative 5 est introduit dans un moule positif, maintenu à   120*C,,   où il est com-   prime sous   une pression effective de 200 Kgr/cm pendant 5   minutée.   



    On   ouvre   ensuite   le moule et on démoule, encore chaude, une plaque de 120 x 250 mm dont l'épaisseur dépend de la quantité de poudre introduite dans le moule. Le refroidissement de cette plaque   s'achè-   
 EMI5.3 
 te \ l*air libre. 



   Après   refroidis sèment,   on mesure sur cette plaque les   propriétés   suivantes: 
 EMI5.4 
 
<tb> - <SEP> poids <SEP> spécifique <SEP> à <SEP> 23*Ce <SEP> Kgr/dm3 <SEP> : <SEP> 0,940
<tb> 
 
 EMI5.5 
 - température de distorsion (AST14 - D 648 - 66 psi), se 81 - ilorà'ule d'élasticité en flexion (ABTM - D 747), Kgr/om 8 6000   "y-Laid stress" en traction (ASTM - D 638), icgr/om2 s 250 ' - allongement à la rupture en traction (ASTH - D 638), ruz 500 
 EMI5.6 
 
<tb> dureté <SEP> Shore <SEP> D <SEP> : <SEP> 65
<tb> 
<tb> -résistance <SEP> au <SEP> choc <SEP> en <SEP> traction, <SEP> Kgr <SEP> cm/cm3 <SEP> :

   <SEP> 600
<tb> 
<tb> 
<tb> - <SEP> résistance <SEP> au <SEP> choc <SEP> IZOD <SEP> (entaillé) <SEP> :pas <SEP> de <SEP> rupturc
<tb> 
 
 EMI5.7 
 - température de fragilité (AS114 - D 746), OC 1 "130 
 EMI5.8 
 EXH.ÎPLE¯2 - Le polyéthylène décrit à l'exemple 1 est chauffé par rayon. neirent infrarouge dans 1 appareil représenté à la fige 2. Cet ap- 

 <Desc/Clms Page number 6> 

   Pareil   se compose d'un four rotatif   10 en   verre, légèrement incliné sur l'horizontale et entouré de radiateurs infrarouges   'il.   Ce four 
 EMI6.1 
 ttt t'llnenté à :;on extrémité la plus haute su moyen d'un dispositif   ''' roulotte   vibrante 12, et son extrémité la plus basse se vide dans le plateau d'une balance doscuse 13.

   La température de la poudre et   ;on     d@bit   peuvent être réglés par l'intensité du rayonnement 
 EMI6.2 
 ir t'I'±J,l'O'l.\',C, la vitesse de rotation du four et son inclinaison, et l 'r:Jl1 tude des vibrations de la goulotte. Au moyen d'un thermomè- tr e l,10ut dans la poudre à la sortie du four, on mesure une tempe- rature de 145 C  Les doses pondérales mesurées au moyen de la ha- la? cc Lolit introduites denn un moule positif comme à l'exem- ple ? ?t ru bissent lc:> mènes traitements. Les plaques obtenuoa ont : \. )11t".(: '')ropri("tcs que celles de l'exemple 1. 



  R E V E K D I C A T I 0 II S. 



  1 - Procédé de moul&ge de polyéthylène de haut poids molécu- dr-e# c;;rl1ctûrisÓ en ce qu'on préchauffe le polyéthylène à l'état ;s.'.: ;u ent Lvnut de le transférer dans les moules où il est mis en      
 EMI6.3 
 rq'0 . 3. compression.     

Claims (1)

  1. - Procédé de moulage du polyéthylène de haut poids molécu- laire, caractérise en ce qu'on chauffe le polyéthylène à l'état pul- virulent à une température supérieure à son point de fusion cristal- line avant de le transférer dans les moules de mise en forme mainte- nus àune température légèrement inférieure au point de fusion cris- talline du polymère, 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce u'on préchauffe le polyéthylène en lit fluidisé.
    4 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on préchauffe le polyéthylène dans un four rotatif.
    5 - A titre de produits industriels nouveeux, les objets mou- les en polyéthylène de haut poids moléculaire obtenus par un procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes.
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