EP0883481A1 - Procede de fabrication de feuilles ou de plaques en matiere plastique thermoformable, utilisables comme materiau de renfort thermocollant - Google Patents

Procede de fabrication de feuilles ou de plaques en matiere plastique thermoformable, utilisables comme materiau de renfort thermocollant

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EP0883481A1
EP0883481A1 EP97906222A EP97906222A EP0883481A1 EP 0883481 A1 EP0883481 A1 EP 0883481A1 EP 97906222 A EP97906222 A EP 97906222A EP 97906222 A EP97906222 A EP 97906222A EP 0883481 A1 EP0883481 A1 EP 0883481A1
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EP
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temperature
polymer
mixture
plates
sheets
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Jean-Pierre Cirier
Françoise STAMPFER
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    • D06N3/0093—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof characterised by the application technique by directly applying the resin by applying resin powders; by sintering
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D06N3/142—Artificial leather, oilcloth or other material obtained by covering fibrous webs with macromolecular material, e.g. resins, rubber or derivatives thereof with macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. gelatine proteins with polyurethanes mixture of polyurethanes with other resins in the same layer
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    • Y10T428/2826—Synthetic resin or polymer

Definitions

  • the invention relates to a process for manufacturing sheets or plates of thermoformable plastic, which can be used as thermocycling reinforcement material or for the preparation of orthopedic reinforcements.
  • FR-A-2 392 810 describes a product of this type consisting of a synthetic material (binder) reinforced with an inert filling material.
  • EP-A-0 183 912 describes a material of the same type in which the filling material consists entirely or at least superficially of plastic material.
  • the starting substances, binder and filling material consist of powders having comparable particle sizes and preferably from 50 to 500 ⁇ m, and in particular from 100 to 400 ⁇ m.
  • Obtaining and handling powders having such granul ⁇ meries can pose economic problems as well as the usual disadvantages of powders, namely static electricity and irregularity of the physico-chemical properties of the products obtained.
  • FR-A-2 559 503 describes stiffening materials for leather, consisting of at least one layer of synthetic material obtained by sintering a mixture of two polymer components of different melting point. The product obtained is not fusible.
  • the invention solves the problem by providing sheets and / or thermoformable sheets from the temperature of 80 * C-90 * G and fusible from this same temperature, usable as fusible reinforcing material, obtained by a process characterized in that
  • the mixture is extruded under low shear conditions are low temperatures 100'G 140 ° C, giving the mixture a pasty consistency sufficient to form a homogeneous mixture of melted polymers,
  • the product is laminated or calendered under high pressure at a temperature of the order of 100 "C to reduce the thickness and cooled to an internal temperature of 30 "C before the end of rolling or calendering.
  • polyesters As a polymer of low melting point, can be employed polyesters, polyurethanes, ethylene / acetate or ethylene / acrylic m ⁇ nomêre having "a 50 melting point 90 ° C. These polymers are used in the form of granules of 2 to 3 mm such as those commercially available. Other polymers can also be used, the main thing being that they have a tackiness at low temperature and under low pressure.
  • melting or softening may be mentioned by way of example poly (vinyl chloride), polycarbonates, polyethylenes, ABS (acrylonitrile / butadiene / styrene ⁇ > or any other compatible polymer wholly or partially with the lowest point of polymers of fusion mentioned above, in the form of granules as commercially available (granules of 2 to 3 mm ) or in the form of powders having a particle size preferably of 500 to 1000 ⁇ m. they can be obtained from powders used to recover plastics.
  • the additives which may be used are the usual additives in this type of product, for example mineral fillers with small particle sizes, plasticizers, dyes, etc. It is generally possible to use up to 20 parts by weight of these usual additives per 100 parts by weight of the polymer mixture.
  • the mixture obtained is brought to temperatures of 100 ° to 140 ° C. in a short single-screw or twin-screw extruder with a low compression and / or shear rate.
  • Such an extruder * makes it possible to avoid excessive shearing of the polymers during melting or softening. in this way and under the effect of heat, the mixture takes on a pasty consistency, insufficient to transform the good mixture of granules into a homogeneous mixture of molten polymers.
  • the extrusion is carried out without significant mechanical effort and at a temperature not exceeding 140 ° C., which in fact corresponds to imperfect extrusion conditions. In this way, a product is obtained which retains the adhesion properties of the type of polymers with a low melting point and acquires the thermoforming and rigidity properties of the mixture of the two types of associated polymers in a partial alloy.
  • the product obtained has a surface irregularity (rough surface) and is poorly bonded; it obviously contains grains of the type of polymer (s) with a high melting or softening point, which shows that the starting granules have not undergone a complete melting,
  • the strip thus obtained is then calendered or laminated with or without textile support .
  • a calender with three rollers will be used, the product being calender between two rollers under high pressure at a temperature of approximately 100 ° C. in order to reduce the thickness and then being cooled on the third roller has a temperature below 30 ° C.
  • calendering can be carried out with a belt press with a heating zone and a cooling zone allowing the hot rolling of the product and the cooling of the laminated strip obtained.
  • This calendering or rolling operation makes it possible to obtain the desired thickness of the final product, because the imperfect extrusion conditions only allow a relatively thick continuous strip, of the order of 1 to 3 mm, to be obtained. finer dies not allowing the pasty mixture to pass.
  • the calendering or rolling operation under high pressure makes it possible to reduce its thickness.
  • the product leaving this treatment is densified and well bonded, has a smooth surface and has a good tackiness on the surface, because the operation seems to have the consequence of causing the most fluid product to migrate to the surface, i.e. -to say the polymer of low melting point.
  • the product obtained can then undergo conventional operations, such as laminating in a calendered fabric or other textile support, winding on a spool or cutting into sheets or plates.
  • the starting materials to be mixed namely polymer of low melting point, polymer of highest melting point and usual additives, are introduced into a mixing metering device 1, for example a mixing metering unit of the weight type with several tanks.
  • the mixture obtained is transported via a pipe 2 into the feed hopper 3 of an extruder 4.
  • This extruder comprises a relatively short screw 5 expelling the pasty mixture through a die 6.
  • the film leaving the die 6, rough and poorly bonded, of a thickness of 1.2 mm for example, is brought to a calender 7, for example to three cylinders, into which is introduced a first textile support 9, coming from a supply reel 8.
  • the product leaving the calender 7 is smooth, densified and well bonded, and has a thickness, for example, of 1.0mm + 0.05mm. It is carried by a band conveyor to a second calender 11 under low pressure, supplied with a second textile support 12 by a supply coil 13 Before entering the calender 11, the transported product is heated on the surface to a temperature of 80-100 "C, for example by an infrared device 14.
  • the product obtained is cut at the cutting station 15 and packaged on a conditioning table 16. It is understood that the use of the second calender 11 is optional and that one can be satisfied with '' a product with a single textile support, or even without a textile support.
  • the first textile support can be introduced as above before calendering under high pressure, or can be introduced after this first calendering, with the second textile support.
  • the cutting station and the conditioning table can be replaced by a winding device on a mandrel.
  • the first calender 7 can also be replaced by a belt press of the type described above. In such a press, the product introduced is strongly compressed and the thickness of the product leaving the extruder is significantly reduced as in the case of calendering. .
  • polymer (s) is intended to mean either a polymer or a mixture of polymers, in the two cases with optionally the conventional processing aids, and in particular the formulations as placed on the market.

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Description

PROCEDE DE FABRICATION DE FEUILLES OU DE PLAQUES EN MATIERE PLASTIQUE THERMOFORMABLE, UTILISABLES COMME MATERIAU DE REFFORT THERMOCOLLΔNT
L' invention concerne un procédé de fabrication de feuilles ou de plaques en matière plastique thermoformable, utilisables comme matériau de renfort thermoccllant ou pour la préparation de renforts en orthopédie.
L' industrie de la chaussure et de la maroquinerie notamment fait appel a des éléments de renfort devant présenter un ensemble de caractéristiques dont les principales sont leε suivantes - être thermαformables à basse température, notamment dès 80-90X, en reprenant plus ou moins rapidement leur rigidité a température ambiante,
- être thermocollants à basse température, notamment dès 80-90°C, sous une pression de quelques bars en quelques secondes sur divers supports comme les cuirs naturels ou synthétiques, les matières thermoplastiques, les textiles naturels ou synthétiques, les elaεtomereε, etc. ,
- être peu sensibles au fluage dans les conditions habituelles d'utilisation.
FR-A-2 392 810 décrit un produit de ce type constitue d'une matière synthétique (liant) renforcée d'un matériau de remplissage inerte.
EP-A-0 183 912 décrit un matériau du même type dans lequel le matériau de remplissage est constitue entièrement ou au moins superficiellement de matière plastique.
Danε l'un et l'autre cas, les substances de départ, liant et matériau de remplissage, sont constituées par des poudres ayant des granulométries comparables et de préférence de 50 a 500 μm, et en particulier de 100 a 400 μm. L' obtention et la manipulation de poudres ayant de telles granulαmeries peuvent poser des problèmes économiques ainsi que les inconvénients usuels des poudres, à savoir électricité statique et irrégularité des propriétés physico-chimiques des produits obtenus.
FR-A-2 559 503 décrit des matières raidissantes pour le cuir, constituées d'au moins une couche de matière synthétique obtenue par frittage d' un mélange de deux composants polymères de point de fusion différent. Le produit obtenu n'est pas thermocollant.
L'invention rôsoud le problème en fournissant deε feuilles et/ou des plaques thermoformableε dés la température de 80*C-90*G et thermocollantes dès cette même température, utilisables comme matériau de renfort thermocollant, obtenues par un procédé caractérisé en ce que
- on mélange de 30 à 70% en poids de granules de polymère (s) de bas point de fusion (de l'ordre de 50° a 90'O thermoformables dés la température de 80*-90°C, avec 70 a 30% en poids de polymère (s) de plus haut point de fusion ou ramollissement en granules ou en poudre de granulométrie supérieure a environ 500 μm, de préférence entre 500 et 1000 μm, les deux types de polymères étant thermoplastiques et totalement ou partiellement compatibles, avec éventuellement des additifs usuels,
- on extrude le mélange dans de faibles conditions de cisaillement a des basses températures de 100'G a 140*C, donnant au mélange une consistance pâteuse insuffisante pour former un mélange homogène de polymères fondus,
- après cette extrusion et éventuellement adjonction d'un support textile au produit extrude, on lamine ou on calandre le produit sous forte pression a une température de l'ordre de 100 "C pour réduire l'épaisseur et on refroidit a une température intérieure a 30 "C avant la fin du laminage ou du calandrage. 97/30837 PC17FR97/00305
Comme polymère de bas point de fusion, on peut utiliser des polyesters, des polyurethanes, des copolymères éthylene/acêtate ou ethylene/mαnomêre acrylique ayant "un point de fusion de 50 a 90°C. On utilise ces polymères sous forme de granulés de l'ordre de 2 a 3 mm tels que ceux disponibles dans le commerce. D'autres polymères peuvent également être utilises, l'essentiel étant qu' ils possèdent un pouvoir collant à basse température et sous faible pression. Comme polymère de plus haut point de fusion ou ramollissement, on peut citer à titre d'exemple les poly (chlorure de vinyle), les polycarbonates, les polyéthylènes, les ABS (acrylonitrile/butadiène/styrène~> ou tout autre polymère compatible totalement ou partiellement avec les polymères de bas point de fusion cites ci-dessus, sous forme de granulés tels que disponibles dans le commerce (granulés de 2 a 3 mm) ou sous forme de poudres ayant une granulométrie préférentiellement de 500 à 1000 μm. De telles poudres peuvent être obtenues lors des traitements de récupération des matières plastiques.
L'utilisation de telles granulométries permet d' obtenir sans difficulté un bon mélange des deux types de polymères qu'il est facile de traiter par extrusion. Leε poudres utilisées dans la technique antérieure mentionnée ci-dessus sont plus difficiles à manipuler et ne conviennent généralement pas a un processus d' extrusion.
Les additifs éventuellement utilisées sont les additifs habituels dans ce type de produit, par exemple des charges minérales de faibles granulométries, des plastifiants, des colorants, etc. On peut généralement utiliser jusqu'à 20 parties en poids de ces additifs usuels pour 100 parties en poids du mélange de polymères. Le mélange obtenu est amené à des températures de 100° à 140 'C dans une extrudeuse monovis ou bivis courte a faible taux de compression et/ou de cisaillement. Une telle extrudeuse* permet d'éviter un cisaillement trop fort des polymères lors de la fusion ou ramollissement . de cette manière et sous l'effet de la chaleur, le mélange prend une consistance pâteuse, insuffisante pour transformer le bon mélange de granules en un mélange homogène de polymères fondus. Ceci permet d' éviter une interpénétration totale des réseaux αe polymères en fusion. L' extrusion est réalisée sans effort mécanique important et a une température ne dépassant pas 140 'C, ce qui correspond en fait a des conditions imparfaites d'extrusion. De cette façon on obtient un produit conservant les propriétés d'adhésion du type de polymères à bas point de fusion et acquérant les propriétés de thermoformage et de rigidité du mélange des deux types de polymères associés dans un alliage partiel . Le produit obtenu présente une irrégularité de surface (surface rugueuse) et est mal lie ; il contient visiblement des grains du type de polymère (s) de haut point de fusion ou ramollissement ce qui montre que leε granulés de départ n'ont pas subi une fusion complète, La bande ainsi obtenue est ensuite calandree ou laminée avec ou sans support textile. Dans le cas de l'utilisation d'une calandre, on emploiera une calandre a trois rouleaux, le produit étant calandre entre deux rouleaux sous une forte pression a une température d'environ 100 °C afin de réduire l'épaisseur et étant ensuite refroidi sur le troisième rouleau a une température inférieure à 30°C. Au lieu du calandrage, on peut efiectuer un laminage avec une presse â bande avec une zone de chauffage et une zone de refroidissement permettant le laminage a chaud du produit et le refroidissement de la bande laminée obtenue. Cette opération de calandrage ou de laminage permet d'obtenir l'épaisseur voulue du produit final, car les conditions d'extrusion imparfaite ne permettent d'obtenir qu'une bande continue relativement épaisse, de l'ordre de 1 à 3 mm, des filières plus fines ne permettant pas le passage du mélange pâteux. L'opération de calandrage ou laminage sous forte pression permet d'en réduire l'épaisseur. Le produit sortant de ce traitement est densifiê et bien lié, a une surface lisse et a un bon pouvoir collant en surface, car l'opération semble avoir pour conséquence de faire migrer à la surface le produit le plus fluide, c'est-à-dire le polymère de bas point de fusion. Le produit obtenu peut ensuite subir des opérations classiques, telles que contrecollage en calandre d'une toile ou d'un autre support textile, enroulage sur une bobine ou découpe en feuilles ou en plaques.
L'invention sera décrite plus en détail ci-après avec référence à la figure qui représente à titre illuεtratif une installation de mise en oeuvre du procédé.
Leε matières de départ à mélanger, à savoir polymère de bas point de fusion, polymère de plus haut point de fusion et additifs usuels, sont introduits danε un doseur mélangeur 1, par exemple un doseur mélangeur du type pondéral à plusieurs cuves. Le mélange obtenu est transporté par une conduite 2 danε la trémie d'alimentation 3 d'une extrudeuse 4. Cette extrudeuse comporte une vis 5 relativement courte expulsant le mélange pâteux par une filière 6. Le film sortant de la filière 6, rugueux et mal lié, d'une épaisseur de 1,2mm par exemple, est amené à une calandre 7, par exemple à trois cylindres, dans laquelle est introduit un premier support textile 9, provenant d'une bobine d'alimentation 8. Le produit sortant de la calandre 7 est lisse, densifiê et bien lié, et a une épaisseur, par exemple, de 1,0mm + 0,05mm. Il est transporté par une bande transporteuse vers une deuxième calandre 11 sous faible pression, alimentée en un deuxième support textile 12 par une bobine d'alimentation 13 Avant l'entrée dans la calandre 11, le produit transporte est rechauffe en surface a une température de 80-100 "C, par exemple par un dispositif â infra-rouge 14.
A la sortie de la calandre 11, le produit obtenu est découpe au poste de découpage 15 et conditionné sur une table de conditionnement 16. II est entendu que l'usage de la deuxième calandre 11 est facultatif et que l'on peut se contenter d'un produit avec un seul support textile, ou même sans support textile. Le premier support textile peut être introduit comme ci-dessus avant calandrage sous forte pression, ou peut être introduit après ce premier calandrage, avec le deuxième support textile.
De même, le poste de découpe et la table de conditionnement peuvent être remplaces par un dispositif d'enroulement sur mandrin. La première calandre 7 peut également être remplacée par une presse a bande du type décrit ci-dessus Dans une telle presse, le produit introduit est fortement comprime et l'épaisseur du produit sortant de l'extrudeuse est nettement réduite comme dans le cas du calandrage.
Par polymère (s), on entend soit un polymère soit un mélange de polymères, dans les αeux cas avec éventuellement les adjuvants classiques de mise en oeuvre, et en particulier les formulations telles que mises sur le marché.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Procédé de fabrication de feuilles et/ou de plaques thermoformables dès la température de 80°C-90°C et thermocollantes dès la température de 80°C-90°C, utilisables comme matériau de renfort thermocollant, caractérisé en ce que
- on mélange de 30 à 70% en poids de granulés de polymêre(s> de baε point de fusion (50° à 90°C) thermoformable (ε) dès la température de 80*-90°C avec 70 à 30% en poids de polymère (ε) de plus haut point de fusion ou ramollissement en granulés ou en poudre de granulométrie supérieure à environ 500 μm, de préférence de 500 à 1000 μm, leε deux typeε de polymères étant thermoplastiques et totalement ou partiellement compatibles, avec éventuellement des additifs usuels, - on extrude le mélange dans de faibles conditions de cisaillement à des basses températures de 100° à 140 "C donnant au mélange une consistance pâteuse insuffiεante pour former un mélange homogène de polymèreε fonduε,
- aprèε cette extruεion et adjonction éventuelle d'un εupport textile au produit extrude, on lamine ou on calandre le produit sous forte preεεion à une température de l'ordre de 100 'C pour réduire l'épaisseur et on refroidit â température inférieure à 30 °C avant la fin du laminage ou du calandrage.
2.- Procède selon la revendication 1, caractérise en ce que l'on contrecolle sur le produit obtenu un autre support textile par passage dans une calandre.
3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractériεé en ce que le produit obtenu est enroulé en bobines ou découpé en feuilles.
4.- Procède selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérise en ce que le (s) polymère (ε) de bas point de fusion est (sont) choisi (s) entre leε polyesters, les polyuréthannes et les copolymères éthylène/acêtate ou éthylene/monomère acrylique.
5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le (s) polymère (s) de plus haut point de fusion ou ramollissement est (sont) choisi (s) entre les poly(chlorure de vinyle), les polycarbonates, les polyéthylènes et les copolymères ABS.
6.- Feuilles et/ou plaques obtenues par le procède selon l'une quelconque des revendications 1 â 5.
7.- Utilisation des feuilles et/ou plaques selon la revendication 6 pour la préparation de renforts dans l'industrie de la chaussure et de la maroquinerie. a.- Utilisation des feuilles et/ou plaques selon la revendication 6 pour la préparation de renforts en orthopédie.
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