Procédé de fabrication d'un récipient en matière plastique
et récipient fabriqué selon ce procédé
La présente invention concerne des récipients et plus particulièrement des récipients légers destinés à contenir des liquides. Elle se rapporte également à un procédé de fabrication de tels récipients. Ces derniers sont utilisés plus particulièrement en aviation.
Jusqu'à maintenant les récipients très légers pour combustibles liquides ont été fabriqués au moyen de couches de tissu et de substances telles que des élastomères polymérisés étanches au combustible, ces couches de tissu étant solidement liées les unes aux autres de façon à donner une construction flexible à un haut degr, chimiquement stable et résistante lorsqu'elle est en contact avec le liquide qui remplit le récipient, ce dernier étant par exemple, un combustible liquide. En coupe, ces récipients à liquides connus présentent l'allure d'une construction formée de couches alternées liées par une substance semblable à du caoutchouc.
Dans le cas de récipients destinés à être utilisés en aviation, les matières employées doivent, en outre, conserver leurs propriétés dans un domaine de température très grand et résister aux conditions auxquelles l'avion peut être soumis.
Pour fabriquer les récipients ultra-légers déjà connus, on utilise des formes massives que l'on recouvre d'un enduit et sur lesquelles on applique successivement des couches de tissu imprégnées. On lie ces couches l'une à l'autre de façon à former le récipient voulu. L'enduit appliqué sur la forme évite le collage de la couche inférieure sur cette dernière.
Ensuite la forme décrite est éliminée par une ouverture pratiquée dans le récipient.
Ce procédé de fabrication nécessite l'utilisation de supports et de bâtis relativement coûteux et implique une grande quantité de travail manuel. Les réservoirs à combustibles fabriqués de cette façon sont donc relativement coûteux. En outre, ils nécessitent des fours de traitement spéciaux ainsi que d'autres appareils qu'il est souvent difficile de se procurer.
Le but de la présente invention est de créer un procédé et un réservoir qui remédient aux inconvénients mentionnés ci-dessus.
Le procédé de fabrication d'un récipient à liquide selon l'invention est caractérisé en ce qu'on dépose des couches successives d'une composition à base de polyuréthane sur une forme de façon à obtenir ledit récipient en une seule pièce. Le récipient à liquide, objet de l'invention, est caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux couches d'une composition à base de polyuréthane déposées l'une sur l'autre, l'épaisseur totale de la paroi du récipient étant au moins de 0,38 mm et au plus de 5 mm. Ces couches successives peuvent être déposées en projetant un liquide contenant un mélange de réaction de polyuréthane sur une forme enduite d'un agent décollant, puis en laissant cette première couche sécher de préférence à l'air jusqu'à ce qu'au moins la plus grande partie du solvant soit évaporée.
Ensuite, on peut appliquer des couches supplémentaires de polyuréthane par projection, dispersion et évaporation du solvant avant que la couche suivante soit appliquée. On répète ces opérations jusqu'à ce que l'épaisseur requise soit atteinte, cette épaisseur étant ha bituellement de 0,38 à 1z, 65 mm selon les dimensions, la forme et la nature du récipient. Lorsque l'épaisseur désirée est atteinte, après application d'un nombre suffisant de couches, on traite la structure ainsi formée à une température élevée, pour achever les liaisons entre les couches de polyuréthane. Ensuite la forme utilisée pour la fabrication est éliminée du récipient. Le récipient ainsi formé contient un minimum si ce n'est même aucun produit textile.
Dans le cas où le récipient doit être utilisé pour contenir un combustible liquide, il est indiqué de prévoir la formation d'une couche de rétention des vapeurs au cours de la formation des différentes couches de polyuréthane. Ce dispositif de rétention des vapeurs peut être déposé directement sur la forme enduite de l'agent de décollage ; en variante, il peut aussi être déposé après la première, la seconde ou l'une quelconque des autres couches. De préférence, la couche de rétention doit être déposée avant la formation des dernières couches. Dans le cas où le réservoir doit être soumis à des conditions de travail très sévères, il est indiqué d'appliquer une couche de tissu sur la surface extérieure, puis de déposer sur cette couche de tissu au moins une couche de polyuréthane, ou même deux.
L'utilisation d'un tissu pour la fabrication du réservoir confère à ce dernier, à un haut degré, une bonne stabilité dimensionnelle. En outre, elle permet de fixer plus facilement au corps du récipient des moyens de suspension ou de fixation ce qui permet d'assujettir le réservoir plus facilement à l'avion dans lequel il est monté.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du réservoir ;
la fig. 1 en est une vue en perspective à un stade de sa fabrication;
la fig. 2 une vue en perspective analogue à l'état terminé;
la fig. 3 une coupe partielle à plus grande échelle à travers la paroi du récipient de la fig. 2, et
la fig. 4 une autre vue en coupe partielle"égale- ment à plus grande échelle montrant un raccord fixé à la paroi du récipient.
Dans la coupe de la fig. 3, I'indice 1 désigne une forme de montage qui est constituée de papier léger ou de carton ayant la forme intérieure du récipient.
Pour fabriquer un récipient, on applique, tout d'abord, une première couche 3 d'une composition de polyuréthane sur la forme 1, cette première couche étant en contact avec un produit du décollage 2.
Ce produit de décollage 2 peut être appliqué sur la forme avant de projeter la première couche. En variante, la matière qui constitue la forme 1, peut aussi présenter, de fabrication, cet agent de décollage à sa surface. On laisse sécher la première couche de polyuréthane déposée par projection, de préférence à l'air libre, jusqu'à ce que cette-couche soit entièrement exempte de solvant. Ensuite, on applique une seconde couche 4 de ladite composition de polyuréthane, en la projetant sur la -première couche. D'autres couches 5 peuvent être appliquées successivement jusqu'à ce qu'on obtienne l'épaisseur voulue. La paroi du récipient est donc composée de couches de polyuréthane déposées les unes sur les autres..
Dans le cas où le récipient décrit est destiné à contenir un combustible liquide, on dépose sur la ou les couches 5 une couche 6 de rétention de vapeurs. Cette couche 6 peut être formée en dispersant ou en déposant à la brosse une solution choisie parmi celles bien connues qui sont susceptibles d'être utilisées comme matières de rétention des vapeurs. Après avoir laissé sécher cette couche 6 à l'air jusqu'à ce qu'elle soit dure, on projette une couche 7 de polyuréthane. Si on le désire, on peut encore déposer d'autres couches 7 à l'extérieur de la couche de rétention des vapeurs, et cela jusqu'à ce que l'épaisseur désirée soit atteinte.
Enfin, si on le désire, on peut encore appliquer sur la couche 7 extérieure un tissu 8. Cette opération doit être effectuée pendant que la couche 7 est encore pâteuse. Le tissu 8 représenté à la fig. 3, est déposé sur la forme de façon à être absolument lisse en prenant soin d'éliminer toutes les bulles d'air qui peuvent être restées prises dessous. Ensuite, une couche de polyuréthane 9 est projetée sur le tissu 8.
Une fois que la plus grande partie du solvant de cette couche s'est évaporé, on peut encore répéter l'opération et déposer une nouvelle couche à l'extérieur du tissu, mais en général on constate qu'une ou deux couches déposées à l'extérieur du tissu suffisent. Une fois que la dernière couche de polyuréthane destinée à former l'enveloppe extérieure 18 du récipient a été déposée, le récipient, toujours monté sur la forme 1, est traité à l'air dans une enceinte de traitement au contact d'air chaud à 66-105 C.
Pour éliminer la forme 1 on peut utiliser n'importe lequel des procédés connus. Quand la forme est d'un type susceptible de se désagréger en présence d'eau, on peut remplir le récipient d'eau et laisser cette eau en contact avec la forme pendant suffisamment longtemps pour qu'elle se ramollisse et se décompose. Il suffit ensuite, de renverser le récipient pour le vider et les matières qui constituent la forme sont éliminées.
Il est bien évident que dans des récipients fabriqués selon le procédé décrit ci-dessus, il est indispensable de pouvoir prévoir des raccords disposés autour des ouvertures du récipient. L'un des avantages du procédé décrit est qu'il permet de fixer ces raccords à la forme avant de procéder à la formation des parois du récipient. Ainsi, des raccords 10 et 1 1 sont incorporés au récipient et en forment une partie intégrante. En fait, il serait aussi possible de fabriquer un réservoir en utilisant le procédé décrit cidessus et d'y fixer les raccords une fois que ce récipient est terminé, mais on a constaté qu'il était plus avantageux de fabriquer le réservoir de telle façon que les raccords soient incorporés à ses parois. On voit à la fig. 4 un raccord 10 noyé à l'intérieur du récipient. Le polyuréthane adhère à l'épaulement 12 de ce raccord.
Le raccord 10 peut être d'un type usuel et être constitué par exemple en métal, mais l'utilisation de raccords moulés en polyuréthane présente certains avantages, notamment au point de vue poids.
En outre, ils évitent l'obligation de traiter les raccords spécialement pour provoquer l'adhésion du polyuréthane à la paroi du récipient comme cela se produit avec des raccords en métal ; en effet, dans ce cas, il est préférable d'enduire le raccord d'un adhésif pour assurer la liaison de la couche de polyuréthane avec le métal. Pour cela, on peut utiliser n'importe quel adhésif connu, capable de faire adhérer du polyuréthane à du métal. Toutefois, on utilisera de préférence un adhésif contenant 20 parties de copolymère de styrène et d'acrylonitril dans les proportions 70/30 dissoutes dans 80 parties de dichlorure d'éthylène et 20 parties d'une résine époxy par exemple, la résine Epon 828 (marque déposée) fournie par Shell Chemical Co., dissoutes dans 80 parties de dichlorure d'éthylène.
L'adhésif choisi est mélangé et appliqué sur le raccord quelques minutes avant le dépôt de la couche de polyuréthane.
De préférence, la forme utilisée pour la mise en oeuvre du procédé décrit, peut être constituée d'un carton fin suffisamment résistant pour que ses dimensions soient stables, en tenant compte des dimensions et de la forme du récipient à fabriquer. Ces dimensions peuvent varier de quelques litres à plusieurs centaines de litres. On forme des lignes partiellement entaillées à la surface du carton pour faciliter sa mise en forme puis on le plie de façon qu'il prenne la forme voulue et les portions pliées qui se recouvrent sont collées ensemble au moyen d'un adhésif ou d'un ruban collant. En général, aux endroits où le carton est plié et dans les zones où se sont produits des recouvrements, la surface de la forme présente de légères irrégularités.
On a constaté qu'il était avantageux de placer un ruban collant ou une matière de remplissage le long des arêtes et au bord des ouvertures de façon à faire disparaître les irrégularités de surface qui peuvent se présenter à ces endroits et pour permettre à la matière déposée par projection de rester à l'extérieur des rainures et des fissures que peut présenter la forme. Les ouvertures nécessaires pour le remplissage, la vidange et éventuellement d'autres opérations, sont pratiquées dans la forme. De même on fixe à la forme les raccords destinés à être noyés dans les parois du récipient. En général,, le raccord 1 1 pour le remplissage du réservoir comprend une bride 14 et présente une ouverture centrale 15 taraudée ainsi que des boulons 16 destinés à permettre la fixation du raccord correspondant fixé à la tuyauterie.
Il est indiqué de recouvrir les ouvertures et les filetages des boulons qui s'étendent à l'extérieur de la bride lo pour éviter que ces ouvertures ne se bloquent et que ces filets ne se remplissent.
Dans le cas où plusieurs récipients de mêmes formes et de mêmes dimensions doivent être fabriqués en série, il est préférable d'utiliser une forme permanente du type pneumatique plutôt que la forme décrite ci-dessus, en carton, qui est destinée à être détruite après la fabrication du récipient. Une forme du type pneumatique peut être gonflée, garnie des raccords nécessaires et enduite d'un agent de décollage, puis on peut lui appliquer les couches de polyuréthane nécessaires à la fabrication du récipient, de la même façon que pour la forme en carton. Une fois le récipient traité, il suffit de dégonfler la forme pour l'extraire du récipient.
Une telle forme permet en outre l'économie de l'eau nécessaire dans le cas précédent ainsi que de la place et des récipients nécessaires pour conserver la pâte de cellulose qui est formée par la décomposition du carton dans l'eau et que l'on récupère.
Le principal avantage résultant de l'utilisation des formes pneumatiques est le fait que cette forme peut être utilisée à plusieurs reprises.
Comme produit permettant le décollement de la paroi interne du récipient, il est naturellement indiqué d'utiliser un produit qui ne réagisse pas avec la composition à base de polyuréthane formant les couches du récipient, et par conséquent ne risque pas de diminuer la flexibilité, la résistance mécanique et les propriétés à froid de la composition utilisée pour former les parois du récipient. D'une façon générale, n'importe lequel des agents utilisés pour la préparation des moules à polyuréthane peut être utilisé dans le procédé décrit. L'agent utilisé de préférence dans le cas de formes en papier, est un alcool de polyvinyl tel que l'un de ceux que l'on peut obtenir sous les noms de Gelvatol 40-10 s et Gelvatol 40-20 (marques déposées).
Ces alcools de polyvinyl sont solubles dans l'eau et n'affectent pas d'une façon désavantageuse les propriétés de la surface interne du polyuréthane traité. Pour les utiliser, on les dissout en général dans de l'eau. Environ 20 à 35 O/o d'alcool de polyvinyl dissous dans de l'eau contenant une petite quantité, en général 1/4 /o d'un agent de mouillage tel que les éthers aryl-alcyl forment une solution présentant une viscosité suffisante pour pouvoir être projetée ou déposée à la brosse sur la forme ; en général, il est avantageux que les alcools de polyvinyl aient une viscosité à 200 C d'environ 1,3 à 3 centipoiseR, lorsqu'ils sont en solution à 2535 O/o dans l'eau.
En variante, le papier ou le carton qui constitue la forme peut être enduit en cours de fabrication d'une couche de cire de polyéthylène ou de polypropylène et cette couche peut servir comme agent de décollage. L'utilisation d'un carton de ce type présentant une surface extérieure cirée formée pendant la fabrication, permet d'éviter l'opération de dépôt d'un agent de décollage.
La composition à base de polyuréthane utilisée pour la fabrication des récipients décrits plus haut, comprend un mélange réactif liquide constitué: 1) d'un prépolymère d'un polyisocyanate organique
et d'un polymère de réaction contenant de l'hy
drogène tel que les polyesters, les polyestéramy
des et les polyéthers, dissous dans un solvant
capable de donner à ce mélange une consistance
permettant sa projection, et 2) d'un liant capable de réagir avec le polyisocya
nate à l'état libre.
En général, une telle composition contient environ de 40 à 65 o/o de matières solides. Toutefois, on peut aussi utiliser des compositions susceptibles d'être déposées par projection et contenant moins de 40 Olo de solide. Cependant, lorsque la teneur en matière solide de la composition est trop basse, les différentes couches déposées sont minces et la quantité de solvant dont il faut disposer, ou qu'il faut récupérer est plus grande que dans le cas de compositions ayant une forte teneur en matières solides. On considère comme la plus favorable une teneur en solides d'environ 55 O/o et même un peu plus élevée dans les compositions utilisables.
La teneur en solides, peut en principe, être augmentée tant qu'elle n'empêche pas la formation d'une couche uniforme et ne diminue pas la capacité de la matière à couler sur la surface de la forme. On a constaté que la proportion la plus favorable des matières solides dans les mélanges utilisés est comprise entre 60 et 85 0/o pour autant qu'une telle composition puisse encore être déposée par projection avec une telle teneur en matières solides. Comme on l'a indiqué plus haut,
I'épaisseur de chaque couche est déterminée dans une certaine mesure par la teneur en matières solides. Cette teneur en matières solides joue un rôle également dans le problème de la pollution du solvant dans la zone de projection.
Ainsi, il est indiqué que la teneur en solides soit telle que la couche déposée présente une épaisseur comprise entre 0e038 et 0,1 mm. Lorsque l'épaisseur de chaque couche est supérieure à 0,127 mm la couche déposée a tendance à se plisser et à fluer au lieu de former un film lisse tel que celui que l'on obtient habituellement.
Pour préparer les compositions de polyuréthane susceptibles d'être dispersées en application du procédé décrit, on peut utiliser n'importe lequel des polyesters, des polyestéramydes et des polyéthers susceptibles d'être utilisés pour fabriquer des objets en polyuréthane moulé. En général, on préfère les polyesters aux polyéthers. Cette préférence est basée sur le fait que les polyesters produisent une couche de plus grande résistance mécanique et chimique.
Comme exemples de polyesters susceptibles d'être utilisés dans le procédé décrit, on peut citer les produits de condensation d'un glycol avec un acide dicarboxylique organique ou un anhydride dicarboxylique organique ayant un poids moléculaire d'environ 700 à 5000, mais compris de préférence entre 1000 et 3000. Comme glycol on peut utiliser l'éthylène, le propylène, le butylène, le pentylène, le décaméthylène-glycol, etc. Comme exemple d'acide ou d'anhydride dicarboxylique on peut citer les acides ou les anhydrides succiniques, glutariques, adipiques, phtaliques, téréphtaliques, isophtaliques, su bériques, sébacciques, piméliques et azélaiques.
D'autre part, des petites quantités, comprises entre 1 et 20 oxo ou plus, de certains tripolyols ou polyols d'un rang plus élevé ainsi que des acides correspondants peuvent être utilisées pour produire une certaine quantité de ramifications dans le polymère. On peut utiliser aussi de petites quantités d'huile de ricin.
Les prépolymères mentionnés plus haut, peuvent être préparés à partir de polymères réactifs contenant de l'hydrogène (ces polymères seront quelquefois désignés d'une façon restrictive par la suite par polymère de glycol ou polyols) et d'un polyisocyanate organique par les méthodes bien connues. On peut utiliser n'importe quels polymères de glycol choisis dans une gamme extrêmement large parmi ceux qui ont un poids moléculaire compris entre 750 et 8000. Parmi les polymères préparés à partir de l'éther polyalcylène, les polytétraméthylènes glycols sont les plus avantageux. Toutefois, d'autres polyols peuvent aussi être utilisés. Parmi ceux-ci on peut citer les polyalcylènes-arylènes éthers glycols ou triols, les polyalcylènes éthers-trioéthers glycols ou triols et les polyesters glycols comprenant les résines alkydes.
Pour préparer des polymères se terminant en isocyanates, on fait tout d'abord réagir un polymère de polyol en excès, tel que par exemple, un polyalcylène éther glycol ou un polyester glycol avec un diisocyanate organique de façon à obtenir un glycole polyméthane que l'on fait ensuite réagir avec un diisocyanate organique en excès de façon à obtenir un polymère se terminant en isocyanate. En variante, le glycol polymère peut être amené à réagir directement avec un diisocyanate organique en excès molaire. Pour la préparation de ces polymères, il est indiqué de mettre les diisocyanates organiques en présence avec les polymères polyols dans un rapport molaire moyen compris entre 1,1/1 et 1,2/1 la température étant comprise entre 20 et environ 1700 C. Les valeurs optimum du rapport molaire sont comprises entre 1,2/1 et 2/1.
Pour préparer le polymère terminé en isocyanate, on peut choisir le diisocyanate organique parmi une large gamme de ces produits, comprenant par exemple, les diisocyanates aromatiques aliphatiques et cycloaliphatiques, ainsi que les combinaisons de ces types. Des produits particulièrement représentatifs sont les suivants : le toluène-2,4-diisocyanate, les mélanges de toluène-2, -4- et 2,6-diisocyanate, le diisocyanate-m-phénylène, le 4-chloro-1,3-phénylène diisocyanate, le 4,4-biphénylène diisocyanate, le 1,5naphtylène diisocyanatq, le 1,4-tétraméthylène diisocyanate, le 1 ,6-hexaméthylène diisocyanate, le 4,4 méthylène-bis(cyclohexyl isocyanate), et le I ,5-tétra- hydronaphtylène diisocyanate.
Dans la suite de cette description le toluène diisocyanate, le diphénylmé thane-4,4-diisocyanate et le 3 ,3-diméthyl-4,4-bisphé- nylène diisocyanate qui sont des produits particulièrement avantageux sont désignés à plusieurs reprises respectivement par les abréviations TDI, MDI et
TODI.
Les prépolymères sont dissous ou dispersés dans des solvants convenables qui seront décrits plus loin, puis on leur adjoint un liant qui est lui-même de préférence dissout ou dispersé dans un solvant convenable.
La quantité de solvant utilisée pour préparer la dispersion du prépolymère ou les mélanges de polymères polyols et de polyisocyanate avec le liant sont déterminées 1) par la viscosité que l'on désire atteindre et par la nature de l'appareillage de projection au moyen duquel le mélange doit être répandu sur la forme. Ainsi, dans le cas où on utilise un équipement de projection à haute pression, la quantité de solvant nécessaire diminue et on peut tolérer des viscosités plus élevées. Dans ce cas, la teneur en solide du mélange de réaction peut être extrêmement élevée, la teneur en solvant étant de quelques o/o seulement. Le liant doit être une matière contenant au moins trois groupes de réaction tels que le glycérol ou le triéthanolamine. Toutefois les matières binaires sont plus avantageuses.
En général, les liants binaires donnent des mélanges ayant des propriétés de projection supérieures. Comme produits susceptibles de constituer des liants favorables. on peut citer les suivants : les glycols, les diamines contenant des groupes amino primaires ou secondaires, les acides dicarboxyliques, les hydroxyamines, les acides hydroxycarboxyliques et aminocarboxyliques. Comme exemple de composés appartenant à ces classes, on peut citer l'éthylène glycol, le 1,3-propane diol, le 1,4-butane diol, l'éthylène diamine, la triméthylène diamine, le tétraméthylène diamine, la m-phénylène diamine, les O et nl-dichlorobenzidines, la 2,5-di- chlorophénylène diamine, * le 3,3 -dichloro-4,4-diamine diphénylméthane, la dianizidine, le 4,
4-diaminodiphé- nylméthane, les diamines naphtylènes, la tolylène 2,4-diamine, la p-aminobenzyl aniline, la o-ou-pamino diphénylamine, I'alcool 2-aminoéthyl, le 2amino-l-naphtol, le m-amino-phénol, I'acide glucolilique, I'acide alpha-hydroxy-propionique, I'acide amino-acétique et l'acide amino-benzoïque. Le liant à base de glycol qui convient le mieux, est le butane diol alors que les liants du type amine préférés sont les chloroamines, tels que l'orthodichlorobenzidine, et la méthylène-bis-orthochloroaniline. Les chloroamines mentionnées ci-dessus seront désignées dans la suite de cette description par ODCD et MOCA.
Pour déterminer les diisocyanates et les diamines qui peuvent former des mélanges liquides susceptibles d'être projetés au moyen d'un pistolet à récipient unique, on utilise de préférence le test de la précipitation du chlorure de méthylène. Selon cette méthode on forme des solutions semi-molaires de diisocyanate et de la diamine avec du chlorure de méthylène. Ces solutions sont amenées séparément à la température d'ébullition et mélangées. Si le mélange se trouble dans les 25 à 30 secondes, ce mélange de diisocyanate et de diamine ne convient pas pour la formation d'un mélange de réaction qui peut être projeté dans des conditions normales. Pour un tel mélange, des conditions de projection spéciales sont nécessaires, telles que, par exemple, une température très basse ou un pistolet de type spécial contenant une tête mélangeuse.
D'autre part, les mélanges de diisocyanate et de diamine qui ne se troublent pas dans les 25 à 50 secondes au cours du test décrit plus haut peuvent être projetés dans des conditions normales. Les combinaisons suivantes sont particulièrement bien adaptées à l'utilisation selon le procédé décrit plus haut:
TDI-MOCA MDI-MOCA
TDI-ODCB MDI- ODCB
TDI-APS* TODI - MOCA
TODI-ODCB
TODI-APS
Naphthalène diisocyanate-MOCA
Naphthalène diisocyanate-ODCB
Naphthalène diisocyanate-APS
4,4'-diphényl diisocyanate- MOCA
4, 4'-diphényl diisocyanate- ODCB
4,4'-diphényl diisocyanate- APS
L'APS est un bis-(3,3 -aminophényl) -sulfone.
N'importe lequel des solvants inactifs utilisés normalement dans la fabrication de peintures destinées à être projetées et dispersées, peut être utilisé pour la mise en oeuvre du procédé décrit. Comme exemple représentatif de tels solvants, on peut citer le benzène, le toluène, les naphtes parafiniques, les naphtes naphténiques, les naphtes aromatiques, l'éthylformiate, le propylformiate, le butylformiate, I'amylformiate, l'éthylacétate, le propylacétate, le méthylacétate, le butylacétate, I'amylacétate, l'acétone, le méthyléthylcétone, la diéthylcétone, le méthylisoamylcétone, I'acétate cellosolve, le propylate cellosolve,
I'acétate butyrate cellosolve, le dioxane, etc.
Certains mélanges de solvants dans des proportions déterminées peuvent être avantageux lorsqu'on désire obtenir certaines propriétés de projection bien précises et ajuster le taux d'évaporation de la composition une fois répandue sur une surface. Ce sera particulièrement le cas lorsqu'on utilise comme solvant un liquide très volatil, tel que le benzène et l'acétone.
Il est aussi indiqué dans certains cas d'ajouter à la composition certains pigments ou d'autres additifs tels que des produits d'activation de la surface, de nivellement, par exemple de l'acétate de cellulose butyrate ou d'autres additifs bien connus dans la technique du dépôt de matières finement divisées par projection. Ainsi, il est indiqué en particulier, d'ajouter une proportion comprise entre 0,5 et 5 parties d'un pigment tel que le noir de charbon ou d'un autre pigment foncé par 100 parties de prépolymère pour accroître la résistance aux rayons ultra-violets.
Cette proportion de pigments sera comprise de préférence entre 1 et 2 parties par 100 parties de prépolymères. La présence de ce pigment tend à satisfaire à certaines dispositions légales concernant la couleur des réservoirs à combustibles liquides pour l'aviation.
L'addition d'un agent de nivellement dans une proportion comprise entre 1 et 30 parties par 100 parties de prépolymère, au solvant ou au mélange de solvants, dans lequel est dissout le prépolymère ou au solvant du liant confère à la surface de la couche une apparence satinée. Grâce à l'adjonction de cet agent de nivellement, la surface de la couche déposée est totalement exempte de saillies ou de pi qûres, de telles irrégularités pouvant entraîner la présence d'inclusions à l'intérieur de la paroi du récipient. Lorsque la couche déposée n'est pas parfaitement lisse et présente des piqûres ou des saillies, on obtient fréquemment des trous dans la première couche, ces trous pouvant même quelquefois traverser la paroi du récipient de part en part au moment où ce dernier est séparé de la forme sur laquelle il est constitué.
Ces trous doivent être bouchés et fréquemment ces imperfections entraînent un rejet du récipient, alors que ce dernier aurait pu donner satisfaction. Un agent de nivellement particulièrement intéressant est celui qui est constitué d'une silice pyrogénée submicroscopique telle que celle que l'on peut préparer dans une atmosphère gazeuse à haute température par hydrolyse de la phase vapeur du tétrachlorure de silicium. Ce produit, connu sous le nom de Cab-o-sil convient particulièrement bien comme agent de nivellement dans les compositions susceptibles d'être projetées l un seul récipient, donne entière satisfaction. Les composants 1 et 2 sont mélangés dans ce récipient, juste avant que l'on mette le pistolet en action.
L'épaisseur de chaque couche dépend d'un grand nombre de variables, au nombre desquels il faut compter le mode opératoire et la nature du mélange.
Habituellement, I'épaisseur de chaque couche varie de 0,025 à 0,12 mu.
Après le dépôt de la première couche, on laisse cette dernière sécher sous une température de 21 à 270 C jusqu'à ce que tout le solvant se soit évaporé.
Pendant cette période de séchage où le solvant s'évapore, il se produit une certaine transformation de la couche de polyuréthane. Lorsque la première couche est pratiquement exempte de solvant, on dépose des couches 4 et 5 en laissant sécher à l'air entre chaque couche, comme pour la première. Après avoir déposé la troisième couche de polyuréthane, on a enduit sa surface d'une solution de polyamide au moyen d'un pinceau de façon à former une couche de rétention de vapeurs 6. Cette solution de polyamide était constituée de 85 oxo d'alcool éthylique et de 15 0/o d'une polyamide du type nylon. Après séchage de cette première couche de polyamide, on en a déposé une seconde également au pinceau.
Sur la couche extérieure de cette dernière, on a déposé une première couche externe 7 de polyuréthane sans utiliser de liant. Ensuite, on a appliqué d'autres couches additionnelles de polyuréthane pour former la pellicule extérieure 18. Entre chaque couche on a laissé le dépôt précédent se sécher. Sur la seconde couche de polyuréthane, on a appliqué un tissu de nylon 8 de forme convenable. Ce tissu a été déposé à la main à un moment où la dernière couche de polyuréthane était encore pâteuse. A ce point de l'opération on a fixé les bandes 19 pourvues des ceillets de fixation 20 au tissu 8 afin de permettre une fixation plus facile du réservoir à l'intérieur du compartiment à combustible de l'avion. Ensuite, on a déposé une couche finale 9 de polyuréthane sur le tissu 8, couche que l'on a laissé sécher pendant quelques minutes.
Après ce temps, le réservoir encore pourvu de sa forme de montage a été introduit dans un four à air chaud, où on l'a laissé pendant environ deux heures sous une température de 1050 C afin que s'accomplisse le traitement du polyuréthane.
Après refroidissement, on a introduit dans le réservoir suffisamment d'eau pour désagréger la boîte en carton. Cette désagrégation était complète après quelques heures et la boîte en carton put être vidée du réservoir. On a soumis ce réservoir aux différents tests imposés par le gouvernement des USA et se rapportant aux réservoirs à combustibles. Le réservoir a satisfait entièrement à ces tests et son utilisation dans les avions légers a été approuvée.
Le mélange liquide de polyuréthane utilisé pour la fabrication du réservoir décrit ci-dessus a été préparé à partir d'un prépolymère. Ce prépolymère luimême a été obtenu en faisant réagir deux moles de toluène diisocyanate avec un mole d'un polyester résultant de la condensation d'acide adipique avec un mélange consistant en 800/0 d'éthylène glycol et 200/0 de propylène glycol. Le prépolymère ainsi formé a été utilisé pour préparer une charge principale de couleur noire. Pour cela, on a moulu 1250 parties de prépolymères avec 350 parties de cellosolve acétatq, 125 parties de noir de charbon et 375 parties de méthyléthylcétone. La mouture a été effectuée par un dispositif à bille pendant une durée telle qu'il en est résulté une suspension uniforme.
Le composant 1 du mélange de projection a été formé en mélangeant 165 parties de cette charge noire avec un mélange consistant en 1500 parties de prépolymère, 450 parties de cellosolve-acétate, 450 parties de méthyléthylcétone et 72 parties d'une solution d'acétate de cellulose butyrate contenant 10 o/o d'éléments dissous formés par moitié de xylène et pour l'autre moitié de méthyl cellosolve acétate. Le composant 2 du mélange de projection comprend 153 parties de méthylène-bis-orthochloroaniline et 153 parties de méthyléthylcétone. Immédiatement avant de procéder à l'aspersion de la forme, les composants 1 et 2 ont été mélangés de façon à former le mélange réactif de polyuréthane. Habituellement, le mélange des composants 1 et 2 reste susceptible d'être projeté pendant plus d'une heure.
Exemple 2
On va donner ci-dessous, les constituants d'un mélange binaire susceptible d'être utilisé de façon satisfaisante pour la fabrication de récipients à liquide selon le procédé décrit dans l'exemple 1.
Composant 1
Parties Ingrédients
63 Prépolymère
18,5 Cellosolve acétate
18,5 Méthyléthylcétone
0,4 Acétate de cellulose butyrate
1,0 Noir de lampe
Composant 2
1 Diamine
1 Méthyléthylcétone
Pour la préparation du composant 1, on a utilisé les prépolymères suivants
Prépolymère A. - Produit de la réaction de deux
moles de tolylène diisocyanate avec environ
1 mole d'un polyester formé par condensation
d'un excès d'éthylène glycol dans de l'acide adipi
que.
Prépolymère B. - Identique au précédent, le rap
port molaire adopté étant toutefois de 1,1 à 1.
Prépolymères C. - Identique au prépolymère A, le
polyester étant toutefois formé à partir de propy
lène glycol.
Prépolymère C. - Identique au prépolymère A, le
polyester étant toutefois formé à partir de pro
pylène glycol.
Prépolymère D. - Identique au prépolymère A, du
méthylène-diphénylène diisocyanate étant utilisé
au lieu du toluène diisocyanate.
Prépolymère E. - Identique au prépolymère C, le
toluène düsocyanate étant toutefois remplacé par
du méthylène-diphénylène diisocyanate.
Prépolymère F. - Produit de la réaction de deux
moles de toluène diisocyanate avec un mole d'un
polytétraméthylène-éther glycol ayant un poids
moléculaire d'environ 3000.
Pour former le constituant 1 on a utilisé chacun
des prépolymères A à F. Ensuite,, chacun de ces composants 1 a été combiné à un composant 2 dans lequel le méthylène-bis-orthochloroaniline et l'orthodichlorobenzidine formait la diamine utilisée. Chacun des mélanges de constituants 1 et 2 résultants ont été utilisés pour fabriquer un réservoir selon le procédé de l'exemple 1.
L'exemple suivant illustre un procédé préféré pour fabriquer un réservoir à combustible pour un petit avion. La composition susceptible d'être projetée au pistolet, faite à base de polyuréthane et décrite dans cet exemple, offre l'avantage de permettre une réduction du nombre de couches déposées et en outre, conduit à la fabrication d'un réservoir présentant une résistance mécanique supérieure.
Exemple 3
On a préparé une charge par mouture dans un dispositif à billes, des produits suivants
Prépolymère* 2000 parties
Cellosolve acétate 600
Méthyléthylcétone 600
Acétate de cellulose butyrate 80 Cab-o-sil 50
Noir de foyer à forte abrasion 20
Le prépolymere peut être l'un de ceux qui est décrit dans l'exemple 2 sous les lettres A à F.
Cette charge forme le composant 1 du mélange réactif. Le composant 2 était constitué de 192 parties de méthylène-bis-orthochloroaniline dissoutes dans 192 parties de méthyléthyl cétone. Ce constituant 2 a été mélangé avec le constituant 1 et projeté sur une forme selon la technique décrite dans l'exemple 1.
Comme le Cab-o-sil permet de projeter des couches plus épaisses sans qu'il y ait d'écoulement de matières ou de formations de creusures, on peut réduire le nombre des couches nécessaires. Avec le produit dont la formule a été donnée ci-dessus, l'épaisseur de deux couches peut facilement atteindre 0,25 à 0,62 mm. La couche barrière de nylon a été déposée au pinceau sur la couche interne après quoi on a encore déposé une couche de polyuréthane d'environ 0,12 à 0,25 mm d'épaisseur sur la couche barrière de nylon. Cette couche externe de polyuréthane a été recouverte d'un tissu. Pour un premier réservoir on a utilisé un tissu de fibres de polyamide tissées, alors que pour un second, on a utilisé un tissu de polyester. Sur le tissu, on a déposé une couche de polyuréthane afin de parfaire la formation de la paroi du réservoir.
Les deux réservoirs comprenant, le premier un tissu de polyamide, et le second un tissu de polyester, ont été traités dans un four à air pendant deux heures à 93o C. Ensuite, ils ont été extraits du four et leur forme de carton a été désagrégée dans de l'eau. Ces deux réservoirs ont passé avec succès les tests de qualification imposés par le gouvernement et furent approuvés comme réservoirs pour avion.
Les exemples cités ci-dessus montrent qu'un dioxyde de silicium pulvérulent à l'état finement divisé permet de construire des structures lamellées de 0,76 à 1,9 mm d'épaisseur en très peu de couches. En fait, on peut construire des structures ayant jusqu'à 5 mm de cette façon. De telles structures présentent certains avantages par rapport à celles obtenues par injection sous pression ou moulage. Ces avantages proviennent de la présence de réseaux superficiels formés par des groupes urée dans les interfaces entre les différentes couches et l'on pense que ce fait est à l'origine de la résistaince supérieure des différentes couches.
En outre, les structures projetées semblent présenter par rapport aux structures injectées l'avantage d'être exemptes de tensions internes ainsi que de piqûres et autres marques susceptibles de provenir des défauts des moules.
Les compositions à base de polyuréthane décrites plus haut sont donc caractérisées en ce qu'elles comprennent un prépolymère, un solvant, un liant et certains autres additifs. Bien que les exemples décrits plus haut, illustrent la meilleure façon de mettre en oeuvre l'invention, l'homme du métier comprendra facilement qu'un mélange réactif comprenant un polymère contenant de l'hydrogène réactif et un diisocyanate organique, dans un solvant convenable peut être mélangé et projeté immédiatement sur une forme destinée à permettre la construction d'un récipient.
La couche ainsi projetée réagira en très peu de temps de façon à former sur place le prépolymère desiré. Le prépolymère qui maintenant constitue la couche, peut être amené à se lier en présence d'une atmosphère qui contient des vapeurs telles que vapeur d'eau, une diamine ou du glycol de façon à former une composition à base de polyuréthane dont la nature est semblable à celle que l'on obtient dans les exemples décrits auparavant. De même on remarquera que la nature de cette couche projetée peut être modifiée en prolongeant le temps d'attente entre le dépôt des différentes couches et la nature des vapeurs dans lesquelles la forme supportant les couches est placée avant le traitement final.
Enfin, on remarquera encore que la résistance à la traction du récipient fabriqué selon l'exemple 2 peut atteindre jusqu'à 72 kg par cm et que celle des ré cipients fabriqués selon l'exemple 1 peut être encore plus grande.
REVENDICATIONS
I. Procédé de fabrication d'un récipient à liquide, caractérisé en ce qu'on dépose des couches successives d'une composition à base de polyuréthane sur une forme de façon à obtenir ledit récipient en une seule pièce.