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" PROCEDE DE FABRICATION DE CORPS POREUX EN POLYETHYLENE*
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On a trouvé que l'on obtient des corps po- reux lorsqu'on prend un polyéthylène en vrac finement divisé, particulièrement pulvérulent, dont le poids mo- léculaire est supérieur à 75.000, de préférence supé- rieur à 100.000, et qu'on le chauffe, avec ou sans ap- plication simultanée de pression mécanique, à des tem- pératures qui sont comprises entre 120 C et la tempé- rature à laquelle, compte tenu de la pression de tra- vail appliquée, il ne se produit pas encore de décompo- sitiôn et/ou de gélification du polyéthylène. Par gé- lification, on entend ici la formation de masses cohé- rentes d'aspect transparent.et vitreux.
Des pàlyméri- sats d'éthylène dont les poids moléculaires sont supé- rieurs à 75.000, de préférence supérieurs à 100.000, peuvent être préparés à l'aide de catalyseurs de poly- mérisation appropriés à des pressions inférieures à '200 kg/cm2 ,et à des températures allant jusqu'à 100 C environ. ' ,
Pour obtenir sous forme finement divisée le polyéthylène qui sert de matière première, on peut pro- céder de façon quelconque. Outre la matière pulvéru- lente, on peut aussi utiliser les particules de poly- éthylène par exemple sous forme de grains, fibres, écailles, anneaux, rondelles, fragments de fils, frag- ments de tubes, fragments de feuilles; ou petits poly- èdres.
On peut aussi utiliser des mélanges de polyéthy- lène finement divisé constitués par différentes formes, en traitant par exemple des grains ou écailles mélangés à des fibres ou fragments de feuilles.
Il est particulièrement avantageux d'utili- ser le polyéthylène directement à l'état où on l'obtiar
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dans la polymérisation. Mais on peut aussi faire subir à la matière un traitement préalable thermique et/ou mécanique. Outre le polyéthylène d'ordre moléculaire indiqué, la masse en vrac traitée peut aussi contenir des polymères élevés, finement divisés ou pulvérulent, d'une autre nature, constitués par exemple par du poly- styrène, du polyisobutylène, du polyéthylène à bas poids moléculaire, et des matières analogues. On peut aussi travailler la matière avec addition de colorants ou de charges. Comme charges, on peut utiliser par exemple du carbonate de magnésium, du kieselguhr, du carbonate de calcium, du carbone, du blanc de titane, et matières similaires convenant comme charges pour ma- tières plastiques.
Les températures réactionnelles envisagées suivant l'invention, et la'durée de chauffage, dépen- dent des pressions de travail appliquées et des produit; finaux désirés. Quand on n'applique pas de pression mécanique extérieure, ou seulement une pression très faible, les températures de chauffage nécessaires sont comprises entre 120 et environ 400 C. Suivant l'in- vention, on peut arriver, dans des conditions diverses, des masses similaires au liège. Dans une certaine gam- me de ces conditions, on peut aussi obtenir des masses qui sont semblables au liège au point de vue densité, porosité et conductibilité thermique. Pour obtenir des masses semblables au liège, il faut éviter d'appliquer de trop hautes pressions dans le frittage.
De préfé- rence, on travaille sans pression ou avec des pressions très modérées, par exemple à 0-50 g/cm2. Dans ces conditions, pour un polyéthylène ayant par exemple un poids moléculaire de 300.000 à 600.000; il faut appli'-
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quer @ @ervalle de température de 130 à 170 G en- viron. Quand on utilise des températures supérieures à 170 C, on obtient des masses poreuses qui ont une densité plus élevée que celle du liège. En général, la dureté des masses poreuses obtenues augmente quand la température 's'élève, Par un chauffage suffisamment long, on peut obtenir facilement, dans les produits finaux poreux, la solidité désirée dans chaque cas d'espèce.
Le chauffage peut se faire sous pression éle vée, et la pression peut être obtenue grâce à des dis- positifs mécaniques de compression, en particulier avec des poinçons ou des plateaux de presse. Dans le trai- tement du polyéthylène suivant l'invention, il se pro- duit toujours une certaine diminution de volume.
Le chauffage des masses de polyéthylène en ,vrac se fait de préférence à l'abri de l'air sous at- mosphère de gaz inerte, par exemple dans le vide ou avec utilisation d'azote.
L'apport de chaleur nécessaire pour obtenir des masses poreuses peut 'être obtenu, techniquement de façon quelconque. A cet effet, les parois extérieures des réacteurs peuvent être munies de tubulures ou de chemises de chauffage, par lesquelles on fait passer, à l'état liquide ou gazeux, des fluides chauffés, par exemple de la vapeur de l'eau sous pression ou des liquides organiques. On peut aussi fournir les quanti- tés de chaleur nécessaire à l'aide de gaz inertes chauds ou de vapeur, que l'on fait circuler directement à tra- vers les masses en vrac finement divisées qu'il s'agit de travailler.
Le chauffage dans le champ d'un condensateur n'est pas possible techniquement pour les polymérisats
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d'éthylène en vrac finement divisés, parce que les hy- drocarbures polymérisés n'ont pratiquement aucun angle de perte diélectrique. Dans le travail des mélanges pulvérulents ou finement divisés qui contiennent, outre le polyéthylène, des corps présentant un angle de perte suffisant, par exemple des mélanges de polyéthylène et de chlorures de polyvinyle, les polyamides et les poly- mérisats similaires, ou quand on ajoute des charges mi- nérales, on peut appliquer un chauffage diélectrique de la masse' réactionnelle. L'avantage de cette méthode de chauffage est que l'on peut chauffer uniformément dans toutes leurs parties, même des masses en vrac de grand volume ou de grande section.
La fabrication des masses poreuses peut aussi se faire grâce à un chauffage par paliers. Les masses en vrac finement divisées contenant des polymérisats d'éthylène sont traitées par exemple en deux étages à températures croissantes et éventuellement avec une du- rée de chauffage différente.
Quand on introduit dans des récipients les polymérisats d'éthylène eu les polymérisats mixtes, pulvérulents ou finement divisés, et quand on les y chauffe sous une légère pression; les masses conformes à l'invention prennent directement leur forme définitive pendant la fabrication. En utilisant des tubes à sec- tion ronde ou polygonale, on peut obtenir des barres ou cordons en matières poreuses de profil correspondant, en particulier des barres rondes. On peut fabriquer des plaques poreuses dans des récipients plats de forme pla- ne ou incurvés, ou à l'aide de presses à étages dont les couches intermédiaires métalliques sont amenées à la température désirée au moyen de véhicules liquides de chaleur.
A l'aide de moules chauffables, on peut t'abri-
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quer de nombreuses autres pièces façonnées à partir de polyéthylène pulvérulent ou de mélanges de polyéthylè- nes pulvérulents.
Les masses poreuses fabriquées suivant l'in- vention peuvent être façonnées, par travail mécanique, de la façon la plus diverse, par exemple par compres- sion, découpage, estampage, ou par des opérations à en- lèvement de copeaux, telles que tournage, peiage, fraisage, sciage, rabotage.
Etant donné leurs propriétés, les nouvelles masses poreuses peuvent servir excellemment aux usages les plus divers, par exemple comme calorifuges, pour l'insonorisation, comme flotteurs par exemple pour ceintures de sauvetage, ou gilets de sauvetage, dans l'industrie électrique et celle des câbles, 'et pour des , objets usuels de toute sorte.
On a trouvé en outre que l'on peut oxyder superficiellement à l'air chaud les masses poreuses fa- briquées conformément à l'invention, de telle façon qu'il se forme à leur surface une couche mince qui est imperméable aux gaz et aux liquides, par exemple à l'ea De.cette manière, on peut protéger les masses façonnées en polyéthylène poreux contre la pénétration de gaz, vapeurs ou liquides. A cet .effet, par exemple on expo- se brièvement les corps qu'il s'agit de traiter à un courant d'air à 170-200 C. Par une telle oxydation partielle de la surface, l'intérieur des corps ne se mo- difie pas, tandis que leur surface extérieure devient plus imperméable.
Pour la calorifugation, on peut utiliser les masses poreuses sous la forme de plaques, écailles, ru- bans ou tubes. i-iais on peut aussi verser, dans des ca-
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vîtes, des masses de ce genre à l'état divisé, par exemple granulé, ou à la grosseur d'un poids ou d'une noix. Les.masses conformes à l'invention peuvent ser- vir de façon particulièrement avantageuse pour l'isole- ment à basse température, car même aux plus basses tem- pératures elles ne perdent pas leur élasticité, même à la température de l'air liquide. Il peut être avanta- geux d'oxyder superficiellement au préalable les corps isolants façonnés, pour empêcher la pénétration d'humi- dité.
Pour les usages électrotechniques, l'angle de perte extrêmement réduit des corps poreux fabriqués conformément à l'invention est particulièrement avanta- geux. Pour cette raison, les masses de ce genre peuvent servir avantageusement dans la fabrication de câbles en tous genres. Etant donné leur très bonne résistance à la pression thermique, elles conviennent particulière- ment comme pièces d'écartement pour les câbles à haute fréquence.
EXEMPLE 1
On prend un moule fabriqué en tôle d'alumi- niwn, de 20 cm de large, 30 cm de long et 5,5 cm de haut, on le remplit avec 300 g de polyéthylène pulvéru- lent dont la grosseur de grains est inférieure à 0,3 mm.
Après avoir posé avec précaution un couvercle s'adaptant à ce moule et chargé à 16 kg, ce qui correspond à une pression mécanique de surface de 26,7 g/cm2, on maintient le moule pendant 3 heures à une température de 1500 C, dans un autoclave. Le polyéthylène introduit sous forme pulvérulente donne naissance àune plaque poreuse blan- che, que l'on peut facilement travailler par coupage, sciage ou perçage. La plaque fabriquée conformément à
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l'invention présente une densité de 0,27, une porosi-
EMI8.1
té de 75 ;a et une- conductibilité thermique À :;: 0,0.0, ce qui correspond approximativement aux propriétés que possède par exemple le liège.
EXEMPLE 2
Dans le moule utilisé conformément à l'exem- ple 1, on introduit 500 g de polyéthylène d'une gros- seur de grain inférieure à 0,3 mm. On charge le cou- vercle du moule d'abord (a) à 26,7 g/cm2, puis (b) à 3,3 g/cm2. Les deux expériences sont conduites dans un autoclave chauffé à 175 C, avec une durée de trai- tement de 2 heures. On obtient deux plaques poreuses.
La plaque de l'expérience (a) a une épaisseur de 1,8 cm, celle de l'expérience (b) une épaisseur de 3 cm.
Les deux plaques peuvent être travaillées par coupage, sciage ou perçage. La plaque de l'expérience (a) peut en outre être facilement'travaillée au tour.
Lesplaquesfabriquées conformément à l'inven- tion présentent les densités, porosités et conductibi- lités thermiques indiquées ci-après :
EMI8.2
<tb> Expérience <SEP> Charge <SEP> Densité <SEP> Porosité <SEP> Conductibilité
<tb>
<tb> thermique
<tb>
<tb> (a) <SEP> 26,7 <SEP> g/cm2 <SEP> 0,54 <SEP> 45% <SEP> 0,095
<tb>
<tb>
<tb> (b) <SEP> 3,3 <SEP> g/cm2 <SEP> 0,33 <SEP> 67 <SEP> % <SEP> 0,048
<tb>
EXEMPLE 3 @
On prend des cylindres de verre de 35 mm de diamètre intérieur et 200 mm de hauteur, et on.remplit chacun de 25 g du polyéthylène utilisé suivant exemple 1 et que l'on a largement débarrassé d'air en le sou- kettant à plusieurs reprises au vide avec addition d'a- zote Sur la surface des charges pulvérulentes de poly- éthylène, on place un noyau de fer cylindrique d'un poids de 200 g,
ce qui correspond à une charge de 21 g cm2. On place les cylindres de verre dans un bain d'hui
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le que l'on maintient à la température désirée. Pendant toute la durée de l'expérience, les charges de polyéthy- lène sont sous atmosphère d'azote.
Les propriétés des masses poreuses cylindri- ques obtenues sont récapitulées dans le tableau ci- après :
EMI9.1
<tb> Tempéra- <SEP> Durée <SEP> d'ex- <SEP> Densité <SEP> Porosité <SEP> Conductibilité
<tb>
<tb>
<tb> ture <SEP> C <SEP> périene, <SEP> thermique <SEP> , <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> heures
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 200 <SEP> 1,5 <SEP> 0,58 <SEP> 40 <SEP> % <SEP> 0,110
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 225 <SEP> 1,5 <SEP> 0,60 <SEP> 38 <SEP> % <SEP> 0,115
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 250 <SEP> 1,5.
<SEP> 0,63 <SEP> 35 <SEP> % <SEP> 0,118
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 275 <SEP> 1,5 <SEP> 0, <SEP> 65 <SEP> 33 <SEP> % <SEP> 0,122
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 300 <SEP> 1,5 <SEP> 0,66 <SEP> 32 <SEP> % <SEP> 0,142
<tb>
EXEMPLE 4
On tempère pendant 1,5 heures à 1500 C et sous une charge'de 2L g/cm2, dans un cylindre de verre de même dimensions que dans 1''exemple 3,25 g de poly- éthylène dont la grosseur de grains est supérieure à 1 mm. On obtient un corps cylindrique poreux qui pré- sente une densité de 0,44, une porosité de 55% et une conductibilité thermique =0,071.
EXEMPLE 5
On fait fondre superficiellement, à l'aide d'un courant d'air chaud à environ 230 C, un corps po- rèux cylindrique que l'on a fabriqué en traitant pendant 1,5 heures à 1750 C un polyéthylène à grosseur de grai inférieure à 0,3 mm, sous une charge de 21 g/cm2 On obtient ainsi une surface vitreuse cohérente. On plonge dans l'eau pendant 24 heures le corps ainsi obtenu, et au bout de ce temps il n'a subi aucune augmentation de poids.