FR2832954A1 - A multilayer thermoplastic sheet or plate material for the production of thermoformed articles comprises external polyolefin layers and an internal layer comprising a styrene compound mixed with polyolefin - Google Patents
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Abstract
Description
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La présente invention concerne un matériau thermoplastique sous forme de feuille ou de plaque. The present invention relates to a thermoplastic material in sheet or plate form.
Ce matériau est, dans son utilisation la plus fréquente, destiné à être transformé par thermoformage pour la fabrication de pièces devant répondre cumulativement aux conditions suivantes : - résistance élevée aux chocs ; - résistance chimique élevée, notamment en ce qui concerne la tenue aux hydrocarbures et aux solvants ; - coût de fabrication peu élevé, rendant possible la fabrication des pièces en grande série ; - bonne soudabilité, et - très bonne stabilité dimensionnelle. This material is, in its most frequent use, intended to be transformed by thermoforming for the manufacture of parts which must cumulatively meet the following conditions: - high impact resistance; - high chemical resistance, in particular with regard to resistance to hydrocarbons and solvents; - low manufacturing cost, making it possible to manufacture parts in large series; - good weldability, and - very good dimensional stability.
Les pièces thermoformées susceptibles d'être fabriquées à partir du matériau selon l'invention peuvent être utilisées notamment dans tout genre d'industrie, dans le domaine agricole ou dans le domaine de la manutention ; il peut s'agir de palettes de manutention, de carters de machines, de capotages divers, de doublages de coffres de véhicule, de pare-chocs, ou d'éléments de carrosserie externe ou interne pour véhicules. The thermoformed parts capable of being manufactured from the material according to the invention can be used in particular in any kind of industry, in the agricultural field or in the field of handling; these can be handling pallets, machine housings, various rollovers, doubling of vehicle trunks, bumpers, or external or internal bodywork elements for vehicles.
Le matériau selon l'invention peut également être utilisé à l'état plan ou non transformé dans des domaines où la conservation d'une bonne planéité de la feuille ou de la plaque est importante, notamment dans le domaine des arts graphiques en général. The material according to the invention can also be used in the planar or unprocessed state in fields where the preservation of good flatness of the sheet or plate is important, in particular in the field of graphic arts in general.
Pour les applications précitées, il existe, dans la gamme des polyoléfines, des matériaux thermoplastiques sous forme de feuille ou de plaque à structure monolithique. Ces matériaux sont composés, pour la matrice polymère, à 100 % de polyéthylène (à haute, moyenne ou basse densité) ou de polypropylène (homopolymère, copolymère ou mélange de ces grades). For the aforementioned applications, there are, in the range of polyolefins, thermoplastic materials in the form of sheet or plate with a monolithic structure. These materials are composed, for the polymer matrix, of 100% polyethylene (high, medium or low density) or polypropylene (homopolymer, copolymer or mixture of these grades).
Ces matériaux présentent les avantages d'être résistants aux chocs, résistants chimiquement, de permettre l'obtention de pièces avec des coûts de fabrication peu élevés et d'avoir une bonne soudabilité. These materials have the advantages of being impact resistant, chemically resistant, of allowing parts to be obtained with low manufacturing costs and of having good weldability.
Par contre, ces matériaux ont pour inconvénient essentiel de présenter une instabilité dimensionnelle importante dans le temps, rendant leur emploi guère souhaitable ou impossible dans certaines applications, notamment dans celles citées plus haut. Cette instabilité résulte notamment d'un taux de retrait élevé, de l'ordre de 1,2 à 3 %, voire plus, On the other hand, these materials have the essential drawback of exhibiting significant dimensional instability over time, making their use hardly desirable or impossible in certain applications, in particular in those mentioned above. This instability results in particular from a high withdrawal rate, of the order of 1.2 to 3%, or even more,
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qui est difficilement maîtrisable durant le processus de fabrication, et qui entraîne divers contraintes de mise en oeuvre. which is difficult to control during the manufacturing process, and which gives rise to various implementation constraints.
De plus, le thermoformage de ces matériaux existants implique un temps de cycle élevé compte tenu de la forte inertie thermique de ces matériaux : l'échauffement adéquat au coeur de la feuille ou de la plaque est problématique à obtenir, et le refroidissement des pièces obtenues est d'autant plus long que l'échauffement a été important. Ce refroidissement implique souvent la mise des pièces sur des conformateurs, qui complexifient l'installation. In addition, thermoforming of these existing materials involves a high cycle time taking into account the high thermal inertia of these materials: adequate heating at the heart of the sheet or plate is problematic to obtain, and the cooling of the parts obtained. the longer the warm-up has been. This cooling often involves putting the parts on conformers, which complicate the installation.
En outre, de par la nature semi-critalline de ces polyoléfines, la plage de températures idéales pour le thermoformage est relativement étroite, ce qui implique un contrôle précis de la température d'échauffement du matériau et génère des contraintes notables de mise en oeuvre. In addition, due to the semi-crystalline nature of these polyolefins, the ideal temperature range for thermoforming is relatively narrow, which implies precise control of the heating temperature of the material and generates significant processing constraints.
Il existe également, dans la gamme des polyoléfines, des matériaux thermoplastiques susceptibles d'être obtenus sous forme de feuille ou plaque à structure multicouche. There are also, in the range of polyolefins, thermoplastic materials capable of being obtained in the form of a sheet or plate with a multilayer structure.
Ces matériaux présentent sensiblement les mêmes inconvénients de manque de stabilité dimensionnelle et de difficultés de mise en oeuvre que ceux précités. These materials have substantially the same drawbacks of lack of dimensional stability and processing difficulties as those mentioned above.
La présente invention a précisément pour objet de fournir un matériau remédiant à ces inconvénients. The object of the present invention is precisely to provide a material which overcomes these drawbacks.
Le matériau qu'elle concerne présente, de manière connue en soi, une structure multicouches. The material which it relates presents, in a manner known per se, a multilayer structure.
Selon l'invention, le matériau comprend : - au moins une couche"extérieure", c'est-à-dire définissant au moins une des faces principales du matériau, qui est composée majoritairement ou totalement de polyoléfines, et - au moins une couche"intérieure"adjacente à chaque couche "extérieure", qui comprend majoritairement un ou plusieurs composés de styrène, les compositions et épaisseurs relatives de ces couches étant déterminées de manière telle que le matériau soit composé, dans sa globalité, majoritairement de polyoléfines. According to the invention, the material comprises: - at least one "outer" layer, that is to say defining at least one of the main faces of the material, which is composed mainly or completely of polyolefins, and - at least one layer "inner" adjacent to each "outer" layer, which mainly comprises one or more styrene compounds, the compositions and relative thicknesses of these layers being determined in such a way that the material is composed, as a whole, mainly of polyolefins.
Sur au moins une de ses faces principales, de préférence sur les deux, et globalement, le matériau selon l'invention est composé On at least one of its main faces, preferably on both, and overall, the material according to the invention is composed
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majoritairement de polyoléfines, de sorte qu'il conserve les caractéristiques recherchées des polyoléfines, à savoir tenue aux chocs, résistance chimique, coût de fabrication peu élevé et bonne soudabilité. mainly polyolefins, so that it retains the desired characteristics of polyolefins, namely impact resistance, chemical resistance, low manufacturing cost and good weldability.
Grâce à la ou aux couche (s) "intérieure (s) " qu'il comprend, le matériau selon l'invention s'avère présenter une stabilité dimensionnelle nettement plus élevée qu'un matériau monolithique ou multicouches en polyoléfines, que ce soit à l'état non transformé ou à l'état transformé. De plus, ce matériau nécessite moins d'énergie pour l'obtention de la plasticité adaptée à un thermoformage, et est plus tolérant qu'un matériau connu en ce qui concerne la plage de températures dans laquelle la plasticité idéale existe. Thanks to the “inner” layer (s) that it comprises, the material according to the invention proves to have a dimensional stability significantly higher than a monolithic or multilayer material in polyolefins, whether at the unprocessed state or the transformed state. In addition, this material requires less energy to obtain the plasticity suitable for thermoforming, and is more tolerant than a known material with regard to the temperature range in which the ideal plasticity exists.
Le matériau selon l'invention permet d'obtenir, de par sa stabilité dimensionnelle et ses avantages de mise en oeuvre, des pièces de formes plus complexes et ayant une meilleure définition de forme que les pièces pouvant être obtenues avec les matériaux selon la technique antérieure. The material according to the invention makes it possible to obtain, by its dimensional stability and its advantages of implementation, parts of more complex shapes and having a better definition of shape than the parts which can be obtained with the materials according to the prior art .
De préférence, le matériau comprend au moins trois couches, à
savoir deux couches"extérieures"placées de part et d'autre d'une ou plusieurs couches "intérieures". Preferably, the material comprises at least three layers,
namely two "outer" layers placed on either side of one or more "inner" layers.
Cette structure favorise la stabilité dimensionnelle du matériau, tant à l'état non thermoformé qu'à l'état thermoformé, en éliminant 1"'effet de bilame"qui pourrait exister lorsqu'il comprend uniquement deux couches. En outre, les caractéristiques recherchées, notamment la résistance chimique, existent ainsi sur les deux faces principales du matériau. This structure promotes the dimensional stability of the material, both in the non-thermoformed state and in the thermoformed state, by eliminating the "bimetallic strip effect" which could exist when it only comprises two layers. In addition, the desired characteristics, in particular chemical resistance, thus exist on the two main faces of the material.
Les couches"extérieures"peuvent être de même épaisseur ou d'épaisseurs différentes. The "outer" layers may be of the same thickness or of different thicknesses.
De préférence, - la proportion de polyoléfines dans chaque couche"extérieure" est de 90 à 100 %, et - la proportion de composé (s) de styrène dans chaque couche "intérieure"est de 60 à 90 %. Preferably, - the proportion of polyolefins in each "exterior" layer is 90 to 100%, and - the proportion of styrene compound (s) in each "interior" layer is 60 to 90%.
Avantageusement, chaque couche"intérieure"comprend une ou plusieurs polyoléfines, de préférence la ou les mêmes que celles constituant la ou les couches"extérieures". Advantageously, each "interior" layer comprises one or more polyolefins, preferably the same or the same as those constituting the "exterior" layer or layers.
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Cette ou ces polyoléfines permettent d'obtenir, le cas échéant, la teneur majoritaire en polyoléfines, et l'identité de polyoléfines entre la ou les couches "intérieures" et la ou les couches "extérieures" favorise la liaison entre ces couches. Ce dispositif permet d'éviter l'emploi de couches intermédiaires de liaison, ce qui abaisse le prix de revient du matériau. This or these polyolefins make it possible to obtain, where appropriate, the majority content of polyolefins, and the identity of polyolefins between the "interior" layer or layers and the "exterior" layer or layers promotes the bond between these layers. This device avoids the use of intermediate bonding layers, which lowers the cost price of the material.
Lorsqu'une ou plusieurs de telles couches intermédiaires de liaison sont requises, cette ou ces couches sont de préférence des copolymères ou terpolymères d'éthylène. When one or more of such intermediate bonding layers are required, this or these layers are preferably copolymers or terpolymers of ethylene.
Selon une possibilité, - chaque couche "extérieure" est en polyéthylène, et - la couche "intérieure" adjacente à chaque couche"extérieure" est formée par un mélange de polystyrène et de polyéthylène, incluant un compatibilisant. According to one possibility, - each "outer" layer is made of polyethylene, and - the "inner" layer adjacent to each "outer" layer is formed by a mixture of polystyrene and polyethylene, including a compatibilizer.
Ce mélange peut notamment être celui commercialisé sous la dénomination "KOBLEND 475" ou "KOBLEND 477" par la société ENICHEM. This mixture can in particular be that sold under the name "KOBLEND 475" or "KOBLEND 477" by the company ENICHEM.
Selon une autre possibilité, - chaque couche "extérieure" est en polypropylène, et - la couche "intérieure" adjacente à chaque couche"extérieure" est formée par un mélange d'acrylo-butadiène-styrène et de polypropylène. According to another possibility, - each "outer" layer is made of polypropylene, and - the "inner" layer adjacent to each "outer" layer is formed by a mixture of acrylo-butadiene-styrene and polypropylene.
Pour sa bonne compréhension, l'invention est à nouveau décrite ci-dessous en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, trois formes de réalisation possibles du matériau qu'elle concerne. For a good understanding, the invention is again described below with reference to the appended diagrammatic drawing representing, by way of nonlimiting examples, three possible embodiments of the material which it concerns.
Les figures 1 à 3 sont des vues en coupe du matériau selon respectivement ces trois formes de réalisation. Figures 1 to 3 are sectional views of the material according to these three embodiments respectively.
Les couches du matériau qui se retrouvent de manière similaire ou identique d'une forme de réalisation à une autre seront désignées par les mêmes références numériques et ne seront pas décrites une nouvelle fois. The layers of the material which are found in a similar or identical manner from one embodiment to another will be designated by the same reference numerals and will not be described again.
La figure 1 représente un matériau thermoplastique 1 sous forme de feuille ou de plaque d'épaisseur totale par exemple comprise entre 2 et 8 mm. FIG. 1 represents a thermoplastic material 1 in the form of a sheet or plate of total thickness, for example between 2 and 8 mm.
Ce matériau 1 comprend une couche 2 en polyéthylène et une couche 3 liée à cette couche 2, formée par un mélange de polystyrène et de polyéthylène, incluant un compatibilisant. Ce mélange est du type de This material 1 comprises a layer 2 of polyethylene and a layer 3 linked to this layer 2, formed by a mixture of polystyrene and polyethylene, including a compatibilizer. This mixture is of the type of
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celui commercialisé sous la dénomination "KOBLEND 477" par la société ENICHEM. that marketed under the name "KOBLEND 477" by the company ENICHEM.
La couche 2 a une épaisseur pouvant aller de 35 à 50 % de l'épaisseur totale, la couche 3 a une épaisseur pouvant aller de 65 à 50 % de l'épaisseur totale, et la proportion de polyéthylène dans la couche 3 est d'au moins 25 %, de sorte que le matériau 1 est, dans sa globalité, composé majoritairement de polyéthylène. Layer 2 has a thickness which can range from 35 to 50% of the total thickness, layer 3 has a thickness which can range from 65 to 50% of the total thickness, and the proportion of polyethylene in layer 3 is at least 25%, so that the material 1 is, in its entirety, mainly composed of polyethylene.
La figure 2 représente un matériau 1 d'épaisseur totale par exemple comprise entre 0,3 et 1, 2 mm comprenant deux couches "extérieures"2, c'est-à-dire définissant chacune l'une des faces principales du matériau 1, de mêmes épaisseurs, et une couche "intérieure" 3 liée par ses faces principales aux couches 2. Chaque couche 2 est en polypropylène tandis que la couche 3 est formée par un mélange d'acrylobutadiène-styrène et de polypropylène, selon une proportion de 60 à 90 % d'acrylo-butadiène-styrène et de 40 à 10 % de polypropylène. FIG. 2 represents a material 1 of total thickness, for example between 0.3 and 1.2 mm, comprising two "outer" layers 2, that is to say each defining one of the main faces of the material 1, of the same thickness, and an "inner" layer 3 linked by its main faces to the layers 2. Each layer 2 is made of polypropylene while the layer 3 is formed by a mixture of acrylobutadiene-styrene and polypropylene, in a proportion of 60 90% acrylonbutadiene-styrene and 40-10% polypropylene.
Pour une couche 3 qui serait constituée de 75 % d'acrylobutadiène-styrène et de 25 % de polypropylène, chacune des couches 2 a une épaisseur pouvant aller 18 à 25 % de l'épaisseur totale, et la couche 3 a une épaisseur pouvant aller de 64 à 50 % de l'épaisseur totale, de telle sorte que le matériau 1 est composé majoritairement de polypropylène. For a layer 3 which would consist of 75% of acrylobutadiene-styrene and 25% of polypropylene, each of the layers 2 has a thickness which can range from 18 to 25% of the total thickness, and the layer 3 has a thickness which can range from from 64 to 50% of the total thickness, so that the material 1 is mainly composed of polypropylene.
La figure 3 représente un matériau 1 de structure similaire à celle du matériau représenté sur la figure 2 sinon que les couches "extérieures"2 ont des épaisseurs différentes, l'une étant de 2 à 5 fois plus épaisse que l'autre par exemple, mais la couche 3 ayant une épaisseur encore comprise entre 64 à 50 % de l'épaisseur totale de telle sorte que le matériau 1 est composé majoritairement de polypropylène. FIG. 3 represents a material 1 with a structure similar to that of the material represented in FIG. 2 except that the "outer" layers 2 have different thicknesses, one being 2 to 5 times thicker than the other, for example, but the layer 3 having a thickness still between 64 to 50% of the total thickness so that the material 1 is mainly composed of polypropylene.
Le matériau 1 est destiné en priorité à être transformé par thermoformage. Grâce au fait qu'il inclut majoritairement des polyoléfines, il conserve les caractéristiques recherchées des polyoléfines, à savoir tenue aux chocs, résistance chimique, coût de fabrication peu élevé et bonne soudabilité ; grâce à la ou aux couche (s) 3 qu'il comprend, ce matériau 1 présente en outre une stabilité dimensionnelle nettement plus élevée qu'un matériau monolithique ou multicouches uniquement en polyoléfines, que ce soit à l'état non transformé ou à l'état transformé. The material 1 is intended in priority to be transformed by thermoforming. Thanks to the fact that it mainly includes polyolefins, it retains the desired characteristics of polyolefins, namely impact resistance, chemical resistance, low manufacturing cost and good weldability; thanks to the layer (s) 3 that it comprises, this material 1 also has a considerably higher dimensional stability than a monolithic or multilayer material solely of polyolefins, whether in the unconverted state or in the l transformed state.
Le matériau 1 a en outre pour avantages de nécessiter moins d'énergie pour l'obtention de la plasticité adaptée à un thermoformage, et The material 1 also has the advantages of requiring less energy to obtain the plasticity suitable for thermoforming, and
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d'être plus tolérant qu'un matériau connu en ce qui concerne la plage de températures dans laquelle la plasticité idéale existe. to be more tolerant than a known material with regard to the temperature range in which the ideal plasticity exists.
Le matériau 1 permet ainsi d'obtenir, de par sa stabilité dimensionnelle et ses avantages de mise en oeuvre, des pièces de formes plus complexes et ayant une meilleure définition de forme que les pièces pouvant être obtenues avec les matériaux selon la technique antérieure. The material 1 thus makes it possible to obtain, by its dimensional stability and its advantages of implementation, parts of more complex shapes and having a better definition of shape than the parts which can be obtained with the materials according to the prior art.
Les pièces thermoformées susceptibles d'être fabriquées à partir du matériau 1 peuvent être utilisées notamment dans tout genre d'industrie, dans le domaine agricole ou dans le domaine de la manutention ; il peut s'agir de palettes de manutention, de carters de machines, de capotages divers, de doublages de coffres de véhicule, de pare-chocs, ou d'éléments de carrosserie externe ou interne pour véhicules. The thermoformed parts capable of being manufactured from material 1 can be used in particular in any kind of industry, in the agricultural field or in the field of handling; these can be handling pallets, machine housings, various rollovers, doubling of vehicle trunks, bumpers, or external or internal bodywork elements for vehicles.
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation ou aux utilisations décrites ci-dessus à titre d'exemples mais qu'elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation entrant dans le champ de protection défini par les revendications ci-annexées. It goes without saying that the invention is not limited to the embodiments or to the uses described above by way of examples but that, on the contrary, it embraces all the variant embodiments falling within the scope of protection defined by the appended claims.
Ainsi, le matériau selon l'invention peut également être utilisé à l'état non transformé dans des domaines où la conservation d'une bonne planéité de la feuille ou de la plaque est importante, notamment dans le domaine des arts graphiques en général.Thus, the material according to the invention can also be used in the unprocessed state in fields where the preservation of good flatness of the sheet or plate is important, in particular in the field of graphic arts in general.
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