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Procédé pour la fabrication de corps s arouz par moulage par rotation
Il est connu de préparer des objets moulés en matière plastique, par introduction de celle-oi, à l'état solide ou pâteux, dans des moules creux, chauffes ou froids, soumis à un mouvement de rotation. La corps creux se forme par frittage et on le démoule après refroidissement. Il est possible aussi de fabriquer des corps oreux par moulage, à partir de matières polymérisables, en soumettant ces dernières, après leur intro- duation dans le moule, à une force centrifuge au cours du processus de la
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polymérisation. A cette occasion, la masse pratique se répand en reoou- vrant les parois Internes du moule, lequel eat soumis à un mouvement de rotation, et la matière durcit par chauffage.
Parmi lesprocédés les plus Importante de moulage par rotation, basés sur l'utilisation dea matières thermoplastiques en poudre, il y a lieu de citer notamment les procédés ENGEL, HEISSLER et THERMOVOX.
Selon le procédé ENGEL (breveta USA 2 915 788, DAS 1 097 127 et DAS 1 104 168) on introduit la poudre de polyéthylène dans un moule froid, que l'on ferme au moyen d'un couvercle, en utilise dana ce oas un excès de poudre de polyéthylène. Le moule est alora soumis à l'action de la chaleur et cela, du côté opposé à celui où l'on effectue l'introduction de la matière plastique. Après la formation d'une couche homogène de matière plastique, on élimine l'excès de celle-ci, lequel est renvoyé, après tamisage préalable, dans un réservoir de stockage.
Selon le procédé HEISSLER (brevet USA 2 736 925) on remplit de poudre de polyéthylène, les moules préchauffés et on lea soumetensuite à un mouvement de rotation suivant leur axe longitudinal, de préférence légèrement incliné. La poudre de matière plastique fond au contact des parois des moules.
Selon le procédé de moulage par rotation THERMOVOX, on remplit les moules d'une quantité nécessaire de poudre thermoplastique, après quoi, les moules sont soumis à un mouvement de rotation suivant deux axes @ placés perpendiculairement l'un par rapport à l'autre.
Ces procédés présentent l'inconvénient de provoquer, lors du refroidissement du corps creux fritté dans son moule, une contraction beaucoup plus forte de la matière thermoplastique que celle du moule métallique, et cela par suite du coefficient de dilatation thermique beaucoup plus élevé de la matière. Par conséquent, le corps creux eat,
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après démoulage, généralement plus petit que le moule, ce pnénomène étant relativement incontrôlable. Le degré de contraction du corps creux par rapport au moule est principalement déterminé par la température à laquelle la couche frittée de matière plastique se détache des parois du moule.
Cette température dépend, non tour, de l'état de la surface interne du moule, du genre et de la composition de la poudre de matière plastique et de la préparation de la suriace intein @ mouse Au cas où lea matières thermoplastiques adhèrent trop fortement à la surface du moule,il est très difficile et souvent impossible de les séparer du moule après le refroidissement complet de celui-ci. Au cours de l'opération, il est très difficile d'éviter que l'on abtme le corps creux ou le moule. Dans le cas où la matière plastique présente une faible adhérence ou pas d'adhérence du tout, vis-à-vis des parois internes du moule métallique, on constate, après refroidissement, que les corps creux sont très nettement plus petits que le moule et, dans des cas limites, ils s'affaissent complètement.
Entre ces deux extrêmes, on a les conditions opératoires les plus favorables, caractérisées par une adhérence moyenne de la matière plastique frittée à la surface au moule. Dans la pratique, il est très difficile de réaliser ces conditions ldéalee, et on s'efforce en général d'atteindre le degré d'adhérence optimum, par traitement de la surface du moule au moyen de substances tensiocatives ou d'agents de démoulage. La réalisation de ce procédé est peu certaine étant donné que le degré d'adhérence atteint dépend beaucoup du dosage de l'agent de démoulage et que la couche d'agent de démoulage que l'on applique est continuellement consommée au cours de la fabrication.
Le but de la présente invention est donc de mettre au point un procédé permettant de limiter, voire de supprimer, les inconvénients
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précités.
Selon la présente invention, l'adhérence trop forte à la paroi du moule ainsi que la contraotion et l'affaissement des corps creux, préparés par moulage par rotation à partir de matières thermoplastiques en poudre, additionnées éventuellement de matières de charge, de colorants, de plastifiants, de stabilisants, de pigments, de lubrifiants ainsi que d'autres additifs connus, introduites dans un moule soumis à un mouvement de rotation autour d'un ou de deux axes, peuvent être évités en soumettant l'espace intérieur du corps oreux, du moins pendant une partie de la période de refroidissement, à une pression gazeuse élevée. De cette façon, on applique, sous pression, la masse frittée contre la surface du moule, de manière à éviter une contraction sensible ou un affaissement des corps creux.
Il est possible, par réglage convenable de la pression gazeuse, de réaliser un degré d'adhérence bien déterminé et précis et de créer les conditions nécessaires permettant de détacher le corps creux fritté. On peut donc effectuer ainsi un réglage du degré de la contraction. Cette maniera de procéder est notamment applicable à la fabrication de corps creux à faible tension interne.
Pour les matières plastiques peu sensibles à l'oxydation au cours de leur fabrication, il est possible d'opérer en présence d'air. Il est également possible d'utiliser les vapeurs de liquides organiques ou inorganiques telles que, par exemple, la vapeur d'eau ou les vapeurs d'hy- drocarbures, pour autant que leur température d'ébullition, à la pression utilisée, soit inférieure à la température de solidification de la matière thermoplastique.
Lors de l'utilisation du procédé suivant la présente invention, il n'est plus nécessaire de réaliser un degré d'adhérenoe bien déterminé par
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l'emploi de aubatanoea tensioactives. Il y a lieu plutôt, d'opérer en présence d'un excès d'agent de démoulage évitant ainsi le danger de contraction ou d'affaissement des pièces moulées. Les gaz utilisables pour produire la surpression à l'intérieur dea corps creux, aort dois gaz inertea bien connue, réactivité très faible, tels que, par exemple, l'anhydride carbonique ou l'azote.
Exemple
On remplit de poudre de polyéthylène un moule creux résistant à la pression et tournant oonatamment autour de deux axes. Ce moule est chauffé à une température comprise entre environ 200 et 350 C au moyen d'air chaud. Il est muni d'un raccord de ventilation qui peut être mis en communication avec une bonbonne d'azote par l'intermédiaire d'un régulateur de preaaion. A la fin du frittage, on soumet le moule à une surpression d'azote tout en le refroidissant de l'extérieur par arrosage au moyen d'eau. Apres avoir atteint une température comprise entre environ 80 et 20 C, on supprime la surpression interne dans le moule, on ouvre celui-ci et on enlève le oorpa creux formé.
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Process for the production of arouz bodies by rotational molding
It is known to prepare molded plastic articles by introducing the latter, in the solid or pasty state, into hollow molds, heated or cold, subjected to a rotational movement. The hollow body is formed by sintering and is demolded after cooling. It is also possible to manufacture orous bodies by molding, from polymerizable materials, by subjecting the latter, after their introduction into the mold, to a centrifugal force during the casting process.
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polymerization. On this occasion, the practical mass spreads by reopening the internal walls of the mold, which is subjected to a rotational movement, and the material hardens by heating.
Among the most important rotational molding processes, based on the use of powdered thermoplastic materials, the ENGEL, HEISSLER and THERMOVOX processes should be mentioned in particular.
According to the ENGEL process (patent USA 2 915 788, DAS 1 097 127 and DAS 1 104 168) the polyethylene powder is introduced into a cold mold, which is closed by means of a cover, using it in this oas a excess polyethylene powder. The mold is then subjected to the action of heat and this, on the side opposite to that where the introduction of the plastic material is carried out. After the formation of a homogeneous layer of plastic material, the excess thereof is removed, which is returned, after preliminary sieving, to a storage tank.
According to the HEISSLER process (US Pat. No. 2,736,925), the preheated molds are filled with polyethylene powder and then subjected to a rotational movement along their longitudinal axis, preferably slightly inclined. The plastic powder melts on contact with the walls of the molds.
According to the THERMOVOX rotational molding process, the molds are filled with a necessary quantity of thermoplastic powder, after which the molds are subjected to a rotational movement along two axes @ placed perpendicular to each other.
These methods have the drawback of causing, during cooling of the sintered hollow body in its mold, a much stronger contraction of the thermoplastic material than that of the metal mold, and this as a result of the much higher coefficient of thermal expansion of the material. . Therefore, the hollow body is,
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after demoulding, generally smaller than the mold, this phenomenon being relatively uncontrollable. The degree of contraction of the hollow body relative to the mold is mainly determined by the temperature at which the sintered layer of plastic material detaches from the walls of the mold.
This temperature depends, not on, the condition of the internal surface of the mold, the kind and composition of the plastic powder and the preparation of the intein @ mouse surface In case the thermoplastic materials adhere too strongly to the plastic material. the surface of the mold, it is very difficult and often impossible to separate them from the mold after the latter has completely cooled. During the operation, it is very difficult to avoid damaging the hollow body or the mold. In the case where the plastic material exhibits low adhesion or no adhesion at all, vis-à-vis the internal walls of the metal mold, it is observed, after cooling, that the hollow bodies are very significantly smaller than the mold and , in borderline cases, they collapse completely.
Between these two extremes, we have the most favorable operating conditions, characterized by an average adhesion of the sintered plastic material to the surface of the mold. In practice, it is very difficult to achieve these ideal conditions, and efforts are generally made to achieve the optimum degree of adhesion, by treating the surface of the mold with tensiocants or mold release agents. The performance of this process is uncertain since the degree of adhesion achieved depends very much on the dosage of the release agent and the release agent layer which is applied is continuously consumed during manufacture.
The aim of the present invention is therefore to develop a method making it possible to limit, or even eliminate, the drawbacks.
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above.
According to the present invention, too strong adhesion to the wall of the mold as well as the contraotion and sagging of the hollow bodies, prepared by rotational molding from powdered thermoplastic materials, optionally added with fillers, dyes, plasticizers, stabilizers, pigments, lubricants as well as other known additives, introduced into a mold subjected to a rotational movement around one or two axes, can be avoided by subjecting the interior space of the orous body , at least during part of the cooling period, at high gas pressure. In this way, the sintered mass is applied under pressure against the surface of the mold, so as to avoid substantial contraction or sagging of the hollow bodies.
It is possible, by suitable adjustment of the gas pressure, to achieve a well-determined and precise degree of adhesion and to create the necessary conditions making it possible to detach the sintered hollow body. It is therefore possible to adjust the degree of contraction in this way. This way of proceeding is particularly applicable to the manufacture of hollow bodies with low internal tension.
For plastics that are not very sensitive to oxidation during their manufacture, it is possible to operate in the presence of air. It is also possible to use the vapors of organic or inorganic liquids such as, for example, water vapor or hydrocarbon vapors, provided that their boiling point, at the pressure used, is lower. at the solidification temperature of the thermoplastic material.
When using the process according to the present invention, it is no longer necessary to achieve a degree of adhesion well determined by
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the use of surfactants aubatanoea. Rather, it is necessary to operate in the presence of an excess of release agent, thus avoiding the danger of contraction or sagging of the molded parts. The gases which can be used to produce the overpressure inside the hollow bodies, aort are well known inert gases, very low reactivity, such as, for example, carbon dioxide or nitrogen.
Example
A hollow mold resistant to pressure and rotating around two axes is filled with polyethylene powder. This mold is heated to a temperature between about 200 and 350 C by means of hot air. It is provided with a ventilation connection which can be put in communication with a nitrogen cylinder via a preaaion regulator. At the end of the sintering, the mold is subjected to an overpressure of nitrogen while cooling it from the outside by spraying with water. After having reached a temperature of between approximately 80 and 20 ° C., the internal overpressure in the mold is removed, the latter is opened and the hollow oorpa formed is removed.