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La présente invention se rapporte à un procédé de préparation de feuilles en matières plastiques obtenues à partir de poly-oléfines par gonflement. Pour ce mode opératoire, on uti- lise des poly-oléfines ayant un très bas degré de ramification.
Le procédé de la présente invention concerne en particulier la préparation de feuilles du poly-éthylène qui a été préparé à basse pression.
On sait confectionner des feuilles en matières plas-
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tiques à partir d'un tuyau plastique préparé à la boudineuse, puis dilaté au moyen de gaz ou de liquide. L'opération la plus simple consiste à gonfler avec de l'air le tuyau qui sort d'une fente ronde. En même temps que le, gonflement,on obtient un refroidisse- ment et, par.suite, une solidification. Le tuyau obtenu de cette manière peut 'être coupé pour donner une feuille plate et être uti- lisé d'une manière quelconque. On se sert le plus souvent de ce procédé pour la préparation de feuilles en poly-éthylène. Ces feuilles ontl'inconvénient de résister beaucoup moins bien à la rupture glus minime que les feuilles en autres matières plastiques.
Or, la demanderesse a trouvé que l'on pouvait prépa- rer des feuilles en matières plastiques à partir d'oléfines selon le procédé impliquant un gonflement, en utilisant des polymères à degré de ramification inférieur à un pour-cent, préférablement inférieur à 0,9 pour-cent.Par l'expression "pour-cent d'une chai- ne ramifiée",on entend la proportion entre le nombre de chaînes latérales contenues dans les molécules d'un polymère et le nombre des atomes de carbone contenus dans la chaîne principale non ra- mifiée. La molécule d'un polymère ayant une chaîne ramifiée à un pour-cent, par exemple, contient une chaîne latérale pour 100 atomes de carbone.
Convient particulièrement pour ce mode opéra- toire un poly-éthylène préparé à basse pression, par exemple se- lon le brevet belge ? 533.362, en date du 16 septembre 1954, au nom de Karl Ziegler. On ne pouvait prévoir que les inconvénients surgissant lorsqu'on opère par gonflement avec du poly-éthylène ayant un dagré de ramification supérieur à un pour-cent et pré- paré à haute pression seraient entièrement ou largement évités.
Par un examen dans le spectre infra-rouge des groupes terminaux de CH3 à 1380 cm-1, on peut établir le degré de ramification du poly-éthylène. Par chaîne ramifiée,on entend ici une ramification au sens cinétique. Ainsi, des ramifications de ce genre sont com- posées d'au moins 2 atomes de carbone*
Les poly-oléfines utilisées selon l'invention se dis-
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tinguent par la propriété, non décrite jusqu'à présent, de pré- senter une courbe particulièrement plate de viscosité, à l'état fondu, en fonction de la température.
Ainsi) on a constaté qu'à des températures plus élevées, qui peuvent être appliquées au cours de la préparation des feuilles selon le procédé objet de l'invention, le comportement d'un poly-éthylène préparé à haute pression, selon le procédé usuel et ayant un degré de ramifica- tion de 3% et une viscosité, à l'état fondu, de 100.000 poises à l60 , différait considérablement en ce qui concerne la viscosi- té du comportement d'un poly-éthylène préparé à basse pression et ayant un degré de ramification de 0,5 % et une viscosité à l' état fondu, de 100.000 poises à 160 :
EMI3.1
1600 200"k 250* poly-éthylène préparé à , haute pression (degré de ramification de 3 ) ! 100.000 P 21.000 P 6.500 P poly-éthylène préparé à basse pression (degré de ramification de 0,5 ) 100.000 P 30.000 P 12.000 P
Il est surprenant qu'avec les polymères d'éthylène décrits en détail ci-avant,on ait pu obtenir des effets entière- ment nouveaux en appliquant le procédé de gonflement. En particu- lier, il est possible d'obtenir des feuilles en poly-éthylène ayant des résistances inconnues jusqu'ici.
Les considérations suivantes sont importantes sous ce rapport. On s ait communiquer aux substances macromoléculaires une résistance plus élevée par l'orientation. Pourtant, on n'a pas jusqu'ici réussi à effectuer une orientation de ce genre à un dep-ré appréciable au cours de la fabrication de feuilles par gonflement à partir d'un poly-éthylène préparé à haute pression.
On ne pouvait, entre autres, escompter une telle orientation par- ce qu'à cause de la basse viscosité à l'état fondu, il n'est pas possible de développer la force nécessaire pour l'étirage et l'o- rientation en résultant, soit en gonflant le tuyau ou en le tirant rapidement. On réussissait, tout au plus, à obtenir une certaine
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augmentation de la résistance dans le sens longitudinal, dans la plupart des cas, au détriment de la résistance dans le sens trans- versal mais elle n'était pas égale à celle qu'on obtient par le procédé objet de l'invention. En aucun cas, il n'a pas été pos- sible d'obtenir, à un degré appréciable, une orientation suivant deux dimensions à la fois,donc, en particulier, une augmentation de résistance dans le sens transversal.
Apparemment, par le fait que la courbe de-viscosité en fonction de la température est plate, il est possible dorénavant de maintenir les poly-oléfines utilisées selon l'invention dans un état intermédiaire semi-plastique qui est avantageux pour l'o- rientation et qui permet d'orienter dans deux directions par gonflement et par tirage sans qu'une réorientation se produise, du moins au même degré. Pour cette raison,il est avantageux d'o- pérer dans une zone de température dans laquelle la viscosité de la matière à l'état fondu - au moment ou celle-ci sort de l'ori- fice- est relativement élevée.
Indépendamment de la possibilité aussi de régler la température à une valeur plus basse, on peut/assurer une grande viscosité à l'état fondu par l'utilisation de polymères à poids moléculaire élevé, obtenus,par exemple, selon le procédé du brevet belge n 533.362 cité plus haut.
En dehors d'un poly-éthylène préparé à basse pression, aussi on peut/utiliser du poly-propylène et des copolymères d'éthylène et de propylène préparés à basse pression. Conviennent aussi des mélanges de poly-éthylène, poly-propylène et des copolymères men- tionnés.
Un avantage particulier du procédé objet de l'inven- tion est .qu'en raison de l'augmentation de résistance dans deux di- rections, il n'y a pas de réduction d'allongement, mais plutôt une amélioration. Ce comportement était imprévisible. L'importance du progrès technique dans la préparation de feuilles en poly-éthy- lène à haute résistance, qui conviennent remarquablement pour l'emballage, dans le domaine électrique,etc., est démontra par
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l'exemple suivant : EXEMPLE :
Un poly-éthylène ayant un degré de ramification d'en- viron 0,6 %'est gonflé, sur une boudineuse, en vue de la formation d'une feuille, dans les conditions suivantes : température à l'entrée du cylindre : 120 température à la sortie du cylindre:
150 température dans la buse d'injection:1900 température dans l'orifice : 2200
En sortant de l'orifice, la viscosité de fusion du poly-éthylène s'élève à environ 90.000 poises. Le poly-éthylène se présente sous un diamètre de 60 mm qui passe à 150 mm après gonflement.
On obtient les valeurs suivantes :
EMI5.1
résistance à la¯rupture Allongement longitudinale : 338 kilos/cm2 833 % transversale : 314 kilos/cm2 $$3 % résistance-au-froissement longitudinale : 469$0 . pliages doubles transversale : 60345 pliages doubles
Pour démontrer l'effet découlant du traitement du poly-éthylène utilisé selon l'invention, on comprime la feuille tout en la chauffant pendant peu de temps au-dessus de son point de fusion, et on effectue de nouvelles mesures :
EMI5.2
résistance la rupture 3l:!:23ëµment longitudinale : 194 kilos/cm2 662 % transversale . 194 kilos/cm 662
Une feuille en poly-éthylène à haute pression et à de- gré de ramification d'environ 3 %, préparée selon le procédé de gonflement présente les caractéristiques suivantes :
EMI5.3
résistance-à-la¯rupME2 alionÊLnÊnt longitudinale :
199 kilos/cm 2 377 1 transversale : 145 kilos/cm 474 riz résistance au froissement longitudinale . 21416 pliages doubles transversale : 29876 pliages doubles
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EMI6.1
La¯am¯feule¯agres¯ompression :
EMI6.2
rÉ2ÏË*âî}Sê¯è ¯iµ¯EHESHrê allongement longitudinale : 144 kilos/cm2 642 6 transversale 144 kilos/cm 642 %