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PROCEDE ET APPAREIL POUR LA FABRICATION DE MASSES PLASTIQUES.
L'invention a trait à un procédé de fabrication de masses plasti- ques.
La gélatinisation des résines synthétiques dites thermoplastiques et des dérivés de la cellulose est basée sur une distribution uniforme d'un agent plastifiant dans la résine ou le dérivé de la cellulose et sur son ab- sorption, habituellement sous l'influence de la chaleur.
Jusqu'ici, les composants du mélange ont habituellement été mé- langés mécaniquement et transformés, ensuite ou simultanément, en un gel plastique, par application de pression et de chaleur, par exemple au moyen de rouleaux mélangeurs ou dans des malaxeurs, bien que, dans certains cas, on ait effectué la gélatinisation en mélangeant tout d'abord les composants et en laissant ensuite reposer le mélange aux températures ordinaires.
On sait que ces procédés peuvent être mis en oeuvre en la pré- sence ou en l'absence d'agents solvants ou diluants, si bien que l'on obtient des masses plastiques solides à la température ambiante, qui puissent ensui- te être travaillé sois sous forme de feuilles, par laminage, ou après traite- ment mécanique, sous forme de rubans, de bandes, de courroies, de dés, de grains ou sous une autre forme à granulation grossière, au moyen de calandres, de pres- ses, d'appareils d'extrusion ou de machines de moulage sous pression.
On a également proposé des procédés, se distinguant des procédés qui impliquent l'intervention de pression et de chaleur pendant la gélatini- sation, selon lesquels des esters de cellulose ou des polymères ou encore des polymères mélangés de chlorure de vinyle sont finement broyés dans un broyeur à boulets ou dans tout autre appareil de mélange, avec un agent plastifiant, sans pression et/ou chauffage, ou sont autrement mélangés, de façon très minu- tieuse et rapide, sans produire de gélatinisation sensiblement remarquable, et selon lesquels le mélange pulvérulent, pâteux ou presque pâteux est ensuite
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chauffé en une phase séparée, pour produire la gélatinisation sans l'utilisa- tion de pression.
Dans la première classe de procédés, des masses plastiques, com- pactes et homogènes, sont obtenues directement et dans la seconde classe de procédés sont produits des mélanges non gélatinisés, qui doivent alors être transformés pour être amenés à l'état plastique.
On a maintenant trouvé qu'il était possible de gélatiniser des ré- sines synthétiques thermoplastiques ou des dérivés de la cellulose ou encore leurs mélanges, par une méthode particulièrement simple, rendant inutile l' emploi de machines robustes et produisant des particules gélatinisées à libre écoulement.
La présente invention prévoit un procédé de fabrication de masses plastiques qui comprend le mélange d'une résine synthétique thermoplastique ou d'un dérivé de la cellulose, sous forme pulvérulente, sans utilisation de pres- sion, avec un agent plastifiant, et le chauffage du mélange, tout en le mainte- nant sous forme pulvérulente et sans utilisation de pression, par l'action de chaleur rayonnante, pour produire la gélatinisation des différents grains tan- dis que l'on continue à mélanger jusqu'à ce qu'un échantillon du mélange, après refroidissement à la température ambiante, devienne sec et constitue une poudre à libre écoulement.
Pour réaliser une telle gélatinisation, on emploie un appareil de mélange de type connu pour le mélange d'une substance pulvérulente et on ap- plique la chaleur rayonnante d'appareils de chauffage à rayons rouges, infra- rouges ou noirs, pendant le mélange, afin d'éviter une surchauffe locale et, par conséquent, le danger de cuisson du mélange et de formation de boules, la chaleur rayonnante étant appliquée du couvercle de l'appareil mélangeur sur les substances qui sont mélangées. Les pétrins oscillants bien connus en bou- langerie se sont avérés particulièrement avantageux.
Ils sont constitués par un récipient rotatif, destiné à contenir la substance à mélanger, et par un ou plusieurs bras mélangeurs, qui sont déplacés verticalement par rapport au plan de rotation du récipient et exercent, par conséquent, un effet mélangeur intensif sur le contenu pulvérulent. Le récipient rotatif est pourvu d'un cou- vercle présentant une fente réservée au bras mélangeur, couvercle qui, en mê- me temps, peut servir de support pour le dispositif émettant des rayons calo- rifiques. Pour fournir ces rayons calorifiques, on peut employer les appareils à rayons rouges ou infrarouges ou les appareils dits à rayonnement noir.
De préférence, la matière thermoplastique pulvérulente est d'a- bord placée dans un tel mélangeur, à-la température ambiante, et ensuite, on ajoute l'agent plastifiant liquide ou pulvérulent, tout d'un coup ou progres- sivement, en agitant énergiquement. En agissant de la sorte, on produira d'une manière connue, à la température ambiante, un mélange lisse, pratiquement non gélatinisé. Si, toutefois, le mélange est effectué à une température plus éle- vée et si la chaleur est appliquée sous forme de rayons dirigés du dessus sur les substances mélangées, le mélange sera toujours plus chaud que le récipient lui-même et, par conséquent, n'adhérera pas à ce dernier.
Si l'on désire utiliser en marne temps une matière de remplissage, des pigments, des matières colorantes ou autres matières additionnelles, ou encore des agents stabilisants, il est recommandable mais non indispensable d'ajouter ceux-ci après l'addition de l'agent plastifiant et après mélange de cet agent plastifiant avec la matière thermoplastique, c'est-à-dire qu'il est recommandable d'attendre jusqu'à ce que l'absorption de l'agent plastifiant se soit produite et jusqu'à ce que la gélatinisation par chaleur rayonnante ait commencé.
Le procédé de mélange et de chauffage est alors poursuivi jusqu'à ce que la gélatinisation de la matière thermoplastique soit suffisamment avan- cée pour l'absorption de la quantité totale de.l'agent plastifiant ajouté. La température du mélange chauffé doit être inférieure au point d'amollissement de la matière thermoplastique ou doit atteindre ce point d'amollissement pen- dant un temps court seulement ou encore ne le dépasser que de quelquesdegrés,
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de façon qu'il ne se produise qu'une cimentation entre les particules de ma- tière thermoplastique et les particules de pigment ou de matière de rem- plissage, sans aucune agglutination des particules de matière thermoplas- tique elles-mêmes.
Le degré de gélatinisation suffisant pour poursuivre le traitement de la matière thermoplastique est obtenu dès qu'un échantillon pris parmi les matières mélangées devient complètement sec après refroidissement à la tem- pérature ambiante et constitue une poudre s'écoulant librement.
La fourniture de chaleur est coupée, et, si on le désire, on continue de mélanger jusqu'à refroidissement du mélange,
La matière ainsi obtenue est alors gélatinisée et, sous la forme d'une poudre mélangée avec les matières de remplissage, les substances colo- rantes ou autres matières additionnelles, peut alors être traitée de la manière habituelle pour les matières thermoplastiques, au moyen de cylindres, de calan- dres, de presses, d'appareils d'extrusion, de machines de moulage sous pres- sion, de presses à former des tablettes ou des plaques, ou de machines ana- logues, soit seule, soit en combinaison avec une ou plusieurs couches de re- couvrement pâteuses ou de revêtement constatant en laine, tissu, papier ou mé- tal, soit encore en un autre mélange avec une des substances organiques ou inorganiques,
pour leur donner des formes homogènes ou mousseuses, spongieu- ses ou poreuses. La matière granuleuse pulvérulente plastifiée peut être trai- tée de façon particulièrement favorable dans un appareil d'extrusion ou con- formément au procédé de moulage sous pression, en étant introduite dans ces machines par un entonnoir ou une trémie, de laquelle elle atteint automatique- ment la spirale ou le cylindre de moulage sous pression, si on le désire, par un dispositif répartiteur.
Dans la fabrication des matières thermoplastiques plastifiées qui doivent être traitées ensuite dans une presse à spirale ou sur une machine à filière soumise à pression, le procédé de la présente invention apporte une simplification notable, une appréciable économie d'énergie, de machines et de main-d'oeuvre, et, enfin, un perfectionnement important de la matière elle- même.
Dans de nombreux cas, le procédé permet à l'ouvrier finisseur de préparer lui-même. immédiatement avant qu'ils soient nécessaires, les mélanges néces- saires de matières thermoplastiques plastifiées, dans les compositions et co- lorations désirées, en une quantité voulue, et il lui permet également de ne pas être subordonné aux conditions de fourniture et d'emmagasinage de produits intermédiaires, qui sont prêts pour la pulvérisation, le moulage sous pres- sion ou l'emboutissage.
En utilisant la matière gélatinisée sous forme pulvérulente, on obvie à la nécessité d'un traitement préalable dans un malaxeur ou sur des rouleaux mélangeurs, de mélanges produits sous l'influence de la pression et de la chaleur, qui sont produits sous la forme de pièces compactes ou de bandes laminées et qui doivent être coupées, fendues, moulues ou dispersées en piè- ces, rubans, cordons ou grains, avant que leur traitement puisse être poursui- vi.
Evitant une série complète d'opérations, le procédé faisant l'objet de la présente invention est beaucoup plus économique que les procédés antérieurs et il constitue un progrès technique considérable, en raison de sa simplicité, du travail rapide et du traitement perfectionné de la matière, par exemple en ce sens que les particules individuelles sont chacune plus uniformément plas- tifiées qu'elles ne pouvaient l'être par les procédés antérieurs analogues.
. De même que l'on emploie les résines synthétiques thermoplastiques, on peut également employer des polymères, ainsi que des produits de condensa- tion et de polycondensation, pourvu que ces derniers aient un caractère ther- moplastique durable ou, au moins, un caractère thermoplastique temporaire, au stade intermédiaire de leur capacité de réaction.
Les exemples suivants, dans lesquels les parties et pourcentages sont donnés en poids, servent à illustrer la façon dont l'invention peut être mise en oeuvre.
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EXEMPLE 10
70 parties de chlorure de polyvinyle sont introduites dans un pé- trin tel que ceux qui sont utilisés dans les boulangeries, sous forme d'une fine poudre blanche, et 30 parties de di-(2-éthyl-hexyl) phtalate sont ajou- tées, tandis que le mélange est vigoureusement remué. On continue à mélanger pendant environ trente minutes, avec rayonnement simultané de la chaleur pro- venant de deux lampes infra-rouges de 250 'Watts', qui sont montées sur le cou- vercle de la cuve de mélange, jusqu'à ce que les substances mélangées aient atteint une température d'environ 90 C. Après cela, le rayonnement calorifi- que et l'agitation sont supprimés et la substance mélangée pulvérulente est laissée à refroidir.
Le produit de gélatinisation ainsi obtenu, refroidi, pul- vérulent, sec et s'écoulant librement, est introduit, par un entonnoir, dans une presse à spirale, dans laquelle il atteint une température supérieure à 160 C, la spirale étant convenablement refroidie et l'élévation de tempéra- ture à accroissement graduel, de l'ouverture d'entrée à l'ouverture de sortie, étant surveillée. Le produit obtenu a une apparence claire et se présente, par exemple, sous la forme d'un cordon, d'un ruban, d'un tube,,ou sous forme comprimée comme un fil, ou, après fendage continu d'un tube à paroi mince, de grandeur correspondante, et étendage, sous forme de feuille ou de ruban d'une homogénéité parfaite, à excellentes caractéristiques mécaniques et ayant une bonne surface.
Exemple 2.
50 parties de chlorure de polyvinyle et 5 parties d'un copolymère constitué par 70% de chlorure de,vinyle et 30% d'ester éthylique d'acide acry- lique sont placées dans un pétrin ayant une capacité d'environ 30 kgs et sont soigneusement mélangées avec une moitié d'un mélange de 15 parties de tricré- syl-phosphate, de 15 parties de dioctylphtalate et de 15 parties de dibutylphta- late; le tout est mélangé encore tandis qu'il est exposé aux rayons d'un appa- reil à rayons noirs, d'une capacité de 500 watts, placé au-dessus de la cuve de mélange, jusqu'à ce que la matière contenue dans la cuve de mélange ait at- teint une température d'environ 80 C. Après cela, le restant du mélange d'es- ters de phtalate est ajouté progressivement, avec agitation constante.
A ce mélange, qui, après quelques minutes, devient sec et pulvérulent et n'est pas enclin à former des boules, on ajoute 30 parties de poudre de schiste et l'on continue à chauffer jusqu'à ce qu'une température d'environ 130 C soit attein- te, ce qui demande approximativement 30 minutes encore.
Après cela, l'appareil de chauffe est déconnecté et l'agitation est poursuivie jusqu'à ce que le mé- lange soit refroidi à une température d'environ 100 C, le refroidissement é- tant, si on le désire, accéléré par un couvercle de refroidissement de la cuve de mélange; après quoi, le mélange est laissé à refroidir normalement. Le pro- duit gélatinisé ainsi obtenu peut être traité soit selon l'exemple 1, par ex- emple pour former des revêtements de câble, dans une presse à spirale, soit dans une machine de moulage sous pression, ou avec ou sans'compression préa- lable, à l'état chaud ou froid, pour former des plaques ou des tablettes, ou pour former des pièces façonnées, par une opération d'emboutissage dans une presse hydraulique ou une presse à marteau.
Exemple 3.
90 parties de cellulose acétylée soluble dans l'acétone, sous for- me granuleuse, sont chauffées à environ 100 C, par rayonnement calorifique, tout en étant continûment agitées dans une machine de mélange, et 15 parties en poids de dibutylphtalate sont ajoutées progressivement. Aussitôt que la gélatinisation s'est produite, c'est-à-dire aussitôt que la substance mélan- gée granuleuse devient sèche après refroidissement, on ajoute 50 parties en poids de kieselguhr et, si on le désire, des agents colorants ou des pigments, et l'on chauffe à une température de 130 C, tout en agitant et en poursuivant le mélange jusqu'à réfrigération ou amenée à une température inférieure à 1000C.
La matière granuleuse obtenue convient comme poudre pour pesse ou pour moulage sous pression.
REVENDICATIONS.
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