Procédé de fabrication de corps moulés poreux en matière plastique
On a déjà proposé depuis longtemps de fabriquer des masses plastiques poreuses en mélangeant à la matière plastique des matériaux granulés solubles, en solidifiant ensuite le mélange ainsi obtenu et enfin en dissolvant, par un solvant approprié, la substance d'addition soluble.
Dans la mise en oeuvre pratique de ce procédé, d'assez grandes difficultés apparaissent: les matériaux solubles destinés à former les pores ont tendance à se séparer selon leur granulation, de sorte que les matériaux dont les grains sont les plus fins se rassemblent vers le bas ; en outre, les matériaux solubles formant les pores ont généralement une densité très différente de celle de la matière plastique, de sorte qu'il y a également tendance à une séparation entre les matériaux formant les pores et la matière plastique, pendant le traitement aboutissant aux pièces moulées. Ces deux facteurs conduisent à une porosité très irrégulière des pièces moulées poreuses obtenues selon ces procédés, et les rendent souvent inutilisables.
On a déjà tenté d'éviter cette séparation des différents composants du mélange en utilisant des matériaux destinés à la formation des pores d'une granulation aussi régulière que possible et en employant la matière plastique sous une forme si possible liquide, par exemple dans un état non encore polymérisé, ou sous forme d'un mélange matière plastique-plastifiant non encore gélifié. L'emploi de matière plastique à l'état liquide n'empêche pourtant pas les phénomènes de dépôt nuisibles, mais, par contre, il rend beaucoup plus difficile la manipulation de ces mélanges qui sont alors pâteux et collants. La polymérisation, ou la gélification, dans le moule, exige des durées de chauffage très longues.
Ces temps de chauffage importants dans les moules rendent alors peu rentable l'emploi des procédés sous pression. I1 n'est pas possible d'assurer une alimentation directe en continu des boudineuses avec de tels produits. A l'exception de la fabrication des éponges en viscose ou similaires, ces procédés n'ont jusqu'à présent guère trouvé d'utilisation pratique.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients qui viennent d'être indiqués et elle a pour objet un procédé de fabrication de corps moulés poreux en matière plastique comprenant le moulage sous pression et à la chaleur d'une poudre à mouler et l'élimination d'une charge soluble de la matière plastique moulée, caractérisé en ce qu'on utilise une poudre à mouler qui a été obtenue en recouvrant les grains d'une charge cristallisée soluble (sel organique ou non, ou sucre, par exemple) d'une couche mince et uniforme
de matière plastique, en conservant les propriétés granuleuses et pulvérulentes de la masse; on peut donc opérer avec ladite poudre exactement de la même façon qu'avec les poudres à mouler usuelles, en utilisant, à chaud, une pression quelconque, aussi élevée
qu'elle soit.
On élimine enfin, de la masse moulée finie, la charge soluble, par exemple en la faisant dissoudre à l'aide d'un solvant approprié.
Comme matériaux solubles destinés à former les pores, on peut utiliser toutes les substances cristallisées solubles qui sont indifférentes à l'égard de la matière plastique, qui possèdent une résistance mécanique suffisante pour supporter l'opération de moulage et qui peuvent être éliminées de la matière plastique par un processus d'élimination quelconque qui n'altère pas la matière plastique elle-même.
Les poudres cristallines telles que venues de cristallisation sont peu appropriées car elles conduisent à des formes de pores à arêtes aiguës ; les arêtes des pores constituent alors dans la matière plastique des points faibles du point de vue mécanique. Il est donc plus ap proprié d'utiliser des matières cristallisées à
arêtes arrondies, par exemple des produits moulus. On peut obtenir des pores de forme
arrondie en utilisant des charges solubles fondant à une température inférieure à la température du moulage.
Le moyen le plus approprié pour enrober les grains de la charge soluble avec la matière plastique dépend des caractéristiques de celleci.
Si l'on traite des mélanges de matière plastique et de plastifiant, par exemple des mélanges chlorure de polyvinyle et plastifiant, par exemple sous forme de pâte, on mélange la charge soluble granuleuse avec la pâte, de manière à éviter une agglomération ou une compression de la masse et on gélifie enfin après complète homogénéisation.
Si la viscosité du mélange pâteux matière plastique, plastifiant est telle que la répartition uniforme sur la surface des grains de la charge soluble soit difficile à assurer, on peut alors, pour abaisser la viscosité, ajouter un diluant approprié volatil, par exemple de l'alcool, du benzol, un hydrocarbure chloré, qui se vaporise avant ou pendant la gélification et qui, par conséquent, ne gêne nullement le processus ultérieur de moulage.
S'il s'agit de matières plastiques solubles telles que, par exemple, le polystyrène, les résines phénoliques, etc., on peut les mélanger, sous forme de leurs solutions, avec les grains de charge soluble, par exemple les pulvériser sur la masse en mouvement. Le solvant est alors éliminé, la masse étant avantageusement maintenue, au moins dans la première phase de l'évaporation, en mouvement permanent, pour éviter toute prise en masse.
Si la matière plastique ou des composants de la matière plastique du mélange se présentent sous forme de poudre fine, il est parfois avantageux de mélanger préalablement les composants pulvérulents et d'ajouter à ce mélange, ensuite, les composants liquides (solution de matière plastique, plastifiant, etc.). Un tel mode de travail est surtout avantageux lorsqu'on ne peut pas obtenir, ou que difficilement, la matière plastique en solution, mais que l'on peut au moins la faire gonfler dans les composants liquides (polyéthylène, chlorure de polyvinyle, etc.).
Après homogénéisation subséquente, la matière plastique est enfin suffisamment durcie, par exemple par chauffage dans un courant d'air, pour éliminer le solvant ou l'agent de gonflement, la masse perdant ses caractéristiques pâteuses et collantes et retrouvant ses propriétés pulvérulentes granuleuses.
Pour les superpolyamides, pour lesquels on ne peut, en général, trouver de solvant ou d'agent de gonflement approprié, le plus avantageux est de les mélanger à l'état fondu avec la charge soluble.
Si l'on utilise des matières plastiques qui peuvent être facilement polymérisées, comme, par exemple, les polyesters, on recouvre les grains d'un produit bas poids moléculaire, encore liquide, et on polymérise, après homogénéisation profonde, seulement dans la mesure nécessaire pour donner au mélange un état pulvérulent et non collant.
La grosseur des pores et leur volume total sont déterminés simplement par la granulation de la charge soluble et ses proportions relativement à la partie non soluble du mélange.
Ces deux facteurs peuvent être fixés à volonté et avec précision selon les conditions de travail et on a, par conséquent, la possibilité, lors de l'obtention de la poudre à mouler, de régler la grandeur des pores et le volume de ceux-ci dans les pièces moulées.
Pour l'obtention de pièces moulées, etc., la poudre à mouler ainsi obtenue est comprimée à chaud et sous pression de la manière habituelle en tenant compte des caractéristiques particulières des composants de la matière plastique, et la charge soluble est ensuite éliminée du matériau moulé.
Pour les matières thermoplastiques qui n'ont pas de point de fusion défini, mais qui, au contraire, deviennent de plus en plus plastiques et soudables, au fur et à mesure que la température s'élève (comme, par exemple, le chlorure de polyvinyle, le polyéthylène, etc.), la poudre à mouler peut subir un chauffage préalable, hors du moule, à la température de moulage. On moule ensuite dans un moule refroidi. Par suite de la proportion relativement grande de charge soluble qui, lors du moulage, joue le rôle d'une charge indifférente , dont les particules se soudent sous pression au moyen de la matière plastique, il est, en général, possible, souvent même avantageux, de démouler les pièces à températures plus élevées que celles qui sont habituellement utilisées avec les matières plastiques considérées. Ces deux facteurs permettent d'accélérer énormément le moulage.
Si l'on doit mouler des plaques, il est avantageux de les comprimer entre deux tôles polies et de les démouler avec les tôles à la température de moulage. Par ce mode de travail, on n'a plus à apporter de chaleur dans la presse, ce qui accélère notablement le travail.
Lors de l'alimentation en continu des boudineuses avec cette poudre à mouler, il ne se produit plus le moindre phénomène de sépa
ration et le matériau moulé peut aussi être tra
vaillé ultérieurement avant l'élimination de la
charge soluble: on peut, par exemple, boudiner
des bandes, découper celles-ci sur des ma
chines à couper habituelles, en petits mor
ceaux ou cubes de 2 à 3 mm d'arête et éliminer
la charge soluble de ces petits éléments. On
obtient ainsi de petits éléments spongieux qui
peuvent être projetés, à l'aide d'air comprimé
ou par voie électrostatique, sur un support
revêtu d'une couche collante. De tels revête
ments ont d'excellentes propriétés d'amortis
sement du son et d'isolation thermique.
Le procédé selon l'invention permet d'ob
tenir, d'une façon générale, des corps moulés,
plaques, bandes, tuyaux, etc., légers et poreux,
à partir de matières thermoplastiques ou
thermodurcissables, en utilisant les moyens de
moulage habituels et les dispositifs pratique
ment utilisés en général. Les corps moulés
obtenus se caractérisent, après élimination de
la charge, par une bonne conservation de leurs
dimensions par un poids spécifique particu
lièrement bas (par exemple 25 à 300/0 des
corps massifs non poreux), par une élasticité
élevée (par suite de l'effet de membrane des
parois minces des pores) et par une porosité
particulièrement uniforme.
Le volume occupé par les pores est, d'or
dinaire, d'environ 60-75 /o du volume total.
Les pores sont en communication les uns avec
les autres ; aussi les produits obtenus sont-ils
des matériaux filtrants excellents pour les gaz
et les liquides. Par un choix approprié de la
matière plastique, on peut obtenir des effets
particuliers : l'effet filtrant vis-à-vis des pous
sières peut être amélioré par emploi de ma
tières plastiques qui se chargent électrostati
quement dans un courant gazeux; des matières
plastiques fortement hydrophobes assurent la
séparation des faibles quantités d'eau contenues
dans des huiles, etc. Les produits obtenus ont,
en outre, d'excellentes propriétés d'absorption
et d'isolement sonore, et sont donc particuliè
rement appropriés pour la fabrication de tapis,
de plaques de construction légères et de sup
ports amortisseurs de vibrations.
Du fait de leurs caractéristiques particulières, cesfproduits sont également indiqués pour la fabrication d'objets usuels, tels que coussins, chaussures (perméables à l'air), jouets, etc.
Exemple 1
9 parties de chlorure de polyvinyle en poudre fine sont empâtées avec un mélange de 1 partie de phtalate de butyle et 12 parties d'alcool, et la pâte obtenue est mélangée intimement, dans un mélangeur, avec 40 parties de chlorure de sodium broyé. On fait alors évaporer l'alcool dans un mélangeur en mouvement; le mélange est alors gélifié à environ 1600. On obtient une poudre finement granulée non collante. La poudre est chauffée d'abord à 170-1800, introduite dans le moule qui est mis sous une pression de 80 kg/cm2.
La pièce moulée est refroidie dans le moule à environ 1000 et démoulée. Après élimination du chlorure de sodium à l'eau et séchage, on obtient des pièces moulées dures, d'une densité apparente de 0,38 et d'une très bonne résistance, qui peuvent être utilisées comme filtres, diaphragmes, etc.
Exemple 2
10 parties de chlorure de polyvinyle finement pulvérisé sont empâtées avec 15 parties de phtalate de dioctyle, et cette pâte est mélangée intimement dans un mélangeur avec 75 parties d'acétate de sodium fondu et puis broyé.
Le mélange est ensuite chauffé, par un courant d'air chaud, dans un mélangeur en mouvement et finalement gélifié à 140-1500. Le matériau granuleux homogène ainsi obtenu après refroidissement est transformé par moulage, dans une boudineuse, en bande de 3 mm d'épaisseur, coupée, après refroidissement, en petits bâtonnets ronds d'environ 3 mm d'arête.
Après dissolution de l'acétate de sodium avec de l'eau et séchage, on obtient des grains à grande élasticité d'une densité d'environ 0,3 et à pores extrêmement fins. Ces grains permettent d'obtenir, par projection sur un support revêtu d'un adhésif approprié, des revêtements qui sont de parfaits isolants de la chaleur et du son. Si nécessaire, plusieurs couches peuvent être placées l'une sur l'autre.
Du fait de leur porosité, les grains sont collés sans difficulté.
Exemple 3
Sur un mélange intime de 10 parties de chlorure de polyvinyle en poudre fine, de 1 partie de blanc de titane et de 80 parties de chlorure de sodium finement broyé, on pulvérise un mélange de 5 parties de phtalate de dioctyle et de 10 parties d'essence en maintenant la masse en mouvement dans le mélangeur jusqu'à parfaite homogénéité. On chasse ensuite l'essence et on gélifie. Après refroidissement, on pulvérise sur la poudre ainsi obtenue, qui n'est plus collante, de nouveau un mélange de 5 parties de phtalate de dioctyle et de 10 parties d'essence.
Après nouvelle homogénéisation parfaite et élimination du diluant, et après gélification, on obtient une poudre légère, qui fournit, après moulage, sous une pression de 80-130 kg/cm2 et à environ 1700, et après dissolution de la matière soluble, des pièces poreuses élastiques et d'une souplesse remarquable, ayant une densité apparente de l'ordre de 0,37-0,40, qui ont un toucher chaud analogue à celui du cuir.
Exemple 4
On fait dissoudre une partie de polystyrène dans du benzène, et on mélange intimement, dans un mélangeur, cette solution benzénique avec 4,5 parties de chlorure de sodium fondu, puis finement broyé. On élimine ensuite le benzène. On obtient une poudre parfaitement homogène qui peut être transformée à chaud en corps moulés quelconques, comme il a été décrit à l'exemple 1. Après dissolution du sel, on obtient des corps moulés poreux extrêmement légers et transparents.
Exemple 5
On chauffe dans un mélangeur, à environ 260-2700, 4 parties de chlorure de sodium finement broyé; on remplit le mélangeur d'azote et on introduit ensuite une partie de superpolyamide dont le point de fusion est inférieur à 2600 ; on ferme le mélangeur et on maintient la masse en mouvement jusqu'à ce que le polyamide soit fondu. On laisse ensuite refroidir, sous atmosphère d'azote. Pour le moulage de cette poudre, on peut opérer comme dans les exemples précédents ; il faut simplement tenir compte de la sensibilité à l'air du superpolyamide.
Exemple 6
On mélange une partie de polyester avec un catalyseur agissant à chaud, on homogénéise ensuite ce mélange dans un mélangeur avec 4 parties de sucre finement broyé, et on chauffe jusqu'à obtention d'une poudre qui ne colle plus. Cette poudre est alors ensuite versée dans des moules chauds, et ces moules sont alors fermés, et mis sous pression. A la fin de la polymérisation, on démoule et on élimine le sucre par lavage. Pour augmenter la résistance, on peut ajouter au sucre des fibres de verre de 2 à 3 mm de longueur environ.
Exemple 7
On mélange intimement 30 parties de poudre d'amiante avec 160 parties de chlorure de sodium finement broyé, puis on ajoute au mélange 100 parties d'une solution alcoolique de résine phénolique à teneur en résine d'environ 10 o/o et, après homogénéisation parfaite, on élimine'l'alcool par un courant d'air chaud.
On obtient une poudre à mouler parfaitement homogène qui peut être moulée sous une pression d'environ 200 kg/cm2 à une température d'environ 1700. Après dissolution du chlorure de sodium, les pièces moulées obtenues sont particulièrement appropriées comme filtres résistant à la chaleur et à la corrosion.
REVENDICATIONS:
I. Procédé de fabrication de corps moulés poreux en matière plastique, comprenant le moulage sous pression et à la chaleur d'une poudre à mouler et l'élimination d'une charge soluble de la matière plastique moulée, caractérisé en ce qu'on utilise une poudre à mouler qui a été obtenue en recouvrant les grains d'une charge cristallisée soluble d'une couche mince et uniforme de matière plastique, en conservant les propriétés granuleuses et pulvérulentes de la masse.
II. Corps poreux moulé en matière plastique, obtenu par le procédé selon la revendication I.