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PERFECTIONNEMENT DANS LA FABRICATION DES MASSES PLASTIQUES
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ME, a pour objet un procédé de traitement des résines vinyliques,
plus spécialement à base de chlorure de polyvinyle, en vue d'obtenir des masses plastiques, en particulier sous forme de plaques,
feuilles, joncs, tubes, profilés, à l'état de préformes ou d'objets moulés. -
Jusqu'ici, on a utilisé dans le travail des résines vinyliques principalement les méthodes suivantes:
L'une, s'apparentant au travail du celluloïd, consiste à
plastifier la.résine en la malaxant, la laminant, etc..en présence d'un solvant de la résine. Mais la résine a la propriété de
retenir une certaine quantité de solvant résiduaire que le simple
séchage à l'air froid ou chaud n'est pas suffisant pour éliminer.
De sorte que cette méthode a l'inconvénient de nécessiter un traitement ultérieur supplémentaire. Cette rétention.de solvant est.
souvent très importante, notamment pour le chlorure de polyvinyle.
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;sa% avec la cyclohexanone.
Une autre méthode de travail, s'apparentant au travail du
caoutchouc et n'impliquant aucune addition de solvant, consiste,
alors que la résine est. sur le laminoir, à chauffer celle-ci à
une température voisine de son point de fusion. Dans le cas du
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Une telle méthode a l'inconvénient d'occasionner un jaunissement
notable de la résine, même si l'on prend la précaution d'exécuter
le chauffage d'une manière rapide. Cette méthode exige, en outre,
un-matériel adapté pour des températures élevées et ne peut donc
être réalisée avec le simple matériel en usage dans l'industrie
du caoutchouc..
Le procédé objet de l'invention évite les inconvénients de
ces méthodes connues. Il consiste à former la-masse plastique en
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sine, un composé organique volatil gonflant, mais non solvant de
la résine, et en soumettant ensuite cette résine à l'action de la
pression et de la chaleur.
La demanderesse a, en effet, constaté que si l'on mélange
du chlorure de polyvinyle ou ses co-polymères avec certains composés organiques volatils capables de le gonfler sans le dissoudre, on peut obtenir, par l'action de la pression et de la chaleur sur cette résine, une masse gélatinisée dont on peut éliminer pratiquement en totalité les composés organiques volatils par l'action d'un simple séchage.
Un autre avantage consiste dans le fait que, si on prend la résine à l'état de poudre, on peut lui faire absorber une forte proportion de ces composés organiques volatils, sans faire perdre à la résine sa structure pulvérulente à la température ambiante et sous la pression atmosphérique. C'est ainsi que, dans le cas du chlorure de polyvinyle, on peut lui faire absorber plus de sept fois son poids, tout en conservant dans le produit gonflé obtenu les caractéristiques d'une poudre. Si la quantité de compo-
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poids de la poudre initiale, la poudre conserve son aspect primitif et en particulier n'est pas humide au toucher.
Un avantage important procuré par le nouveau procédé consiste dans le fait que la gélatinisation de la masse est obtenue avec des températures de travail relativement basses, grâce à quoi on peut obtenir des matières absolument incolores. La demanderesse a, en effet, constaté que, suivant les composés volatils
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sans devoir dépasser 1200, c'est à dire à une température nettement inférieure au point de jaunissement du chlorure de polyvinyle et à la température à laquelle il commence à libérer de l'acide chlorhydrique. On peut donc se dispenser, avec ce procédé, d'ajouter un stabilisant et.l'on peut également se contenter,pour le mettre en oeuvre, d'employer, sans modification, le matériel classique de l'industrie du caoutchouc ou de l'industrie du,cellu-
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tenir au moyen de colorants ordinaires alors que, jusqu'ici, il fallait choisir des colorants spéciaux pour résister aux températures élevées du travail.
Les composés-organiques volatils qui peuvent être utilisés pour l'exécution du procédé sont, comme il a été dit, des composés
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rure de polyvinyle. Ces corps peuvent être déterminés en appliquant la méthode d'évaluation du pouvoir solvant deq composés organiques' qui a été décrite par Messieurs DELORME et BLUMA dans la Revue "PLASTIQUES" du mois de mars 1944 (page 80 à 86). Selon
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0,2 environ, la viscosité spécifique ayant pour formule A - B où A est la viscosité du mélange et B la viscosité du compo- B
se organique par.
Parmi les composés organiques volatils répondant aux conditions d'emploi de la présente invention, c'est à dire non solvant du chlorure de polyvinyle mais ayant la propriété de le gonfler, de le gélatiniser, puis de s'en séparer complètement par séchage, on peut citer, mais à titre non limitatif:
Acétone ordinaire Sulfure de carbone
Benzène ' Acétate d'éthyle
Toluène Chlorure de propyle
Benzol . Perchloréthylène
Chloroforme Propionaldéhyde Trichloréthylène paraldéhyde
Tétrachlorure de carbone Chlorure de méthylène Pratiquement, la préparation de la résine gonflée, ,en particulier de.la poudre gonflée, se fait'on mélangeant dans 'un pétrin la résine et le composé organique; ce malaxage étant effectué pendant des durées.de l'ordre de 30 minutes à 2 heures.
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tion peut .être fait de toute manière, vapeur., gaz, électricité, circulation d'eau chaude ou d'un fluide chauffant, rayonnement infra-rouge, etc...
De même, la pression peut être appliquée par tout moyen approprié..tel que des cylindres. dans le cas du laminoir une vis
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tion, est obtenue on.soumettant à l'action de la chaleur et de la pression la résine gonflée peut être obtenue par passage dans un , laminoir. On obtient ainsi des feuilles que l'on peut mettre en-
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Les feuilles rapidement gélatinisées sur.le.laminoir peuvent aussi servir à alimenter une calandre en vue d'obtenir du film ou de. la pellicule mince..
Mais la gélatinisation de la résine gonflée peut être obtenue directement dans l'appareil destiné à donner la forme définitive, par exemple dans la boudineuse, si on veut obtenir des joncs, des tubes, etc.... ou dans une presse à filer. En munissant la presse à filer d'une filière appropriée, on peut obtenir de la même manie' re des filaments très tenus utilisables comme fibres textiles ou comme crins, pailles, poils artificiels, etc...Avec une presse à injecter on obtient directement les-articles mis en forme définitive ou des préformes, blocs, etc....
En permettant ainsi de réaliser des masses profilées en supprimant la phase intermédiaire du laminage et en alimentant direc-
-tement la boudineuse ou la presse à filer ou à injecter, avec de la matière en poudre, l'invention procure .un,avantage important car elle permet une économie de temps et une immobilisation moindre de matières. On peut alors utiliser une alimentation automatique, mécanique, alors que, jusqu'ici, on alimentait généralement à la main, ce qui était cause parfois d'irrégularités dans la formation des profils.
On peut ainsi beaucoup mieux régler le débit de la machiné et réaliser des fabrications exigeant un réglage parfait telles par exemple,que'la fabrication en teintes polychromes qui nécessite l'emploi de deux ou plusieurs boudineuses dont l'alimentation demande à être parfaitement réglée.
Certaines modalités de réalisation sont explicitées dans les exemples,non limitatifs, donnés ci-après:
Exemple 1.
On introduit dans unnpétrin ordinaire (type des pétrins de boulanger) sans chemise chauffante, 100 parties en poids de chlorure de polyvinyle et on l'arrose avec 30 parties en poids d'un gonflant non solvant. Si ce gonflant non solvant est le benzol, les vapeurs de celui-ci étant gênantes à respirer, on peut prévoir, soit une hotte au-dessus du pétrin, soit un pétrin fermé par un couvercle. Si le gonflant est, par exemple, l'acétate d'éthyle, cette précaution n'est pas indispensable.
De toute façon, le mélangeage demande environ de 30 minutes à 2 heures afin de bien assurer le -gonflement de la résine.
Lorsque le mélangeage est terminé, le chlorure de polyvinyle a conservé sa consistance pulvérulente de sorte qu'il peut être au <EMI ID=16.1>
besoin manipulé avec une simple p elle.
La poudre gonflée peut alors être directement délivrée par l'intermédiaire d'un alimanteur automatique à une boudineuse analogue à celles habituellement employées pour le travail des matières plastiques à base de caséine, la chambre chaude étant portée à la température de 90[deg.] environ, la chambre froide étant simplement maintenue tiède. La filière de sortie est chauffée vers 110[deg.] environ. Il est évident que le réglage de la température sera modifié suivant la quantité de gonflant introduit dans le chlorure de polyvinyle.
On obtient alors, suivant la forme de la filière, des joncs, des tubes ou des profils, que l'on sèche plusieurs jours dans un séchoir à air chaud en vue d'éliminer le gonflant.
Si deux ou plusieurs boudineuses sont couplées ou combinées pour délivrer la matière gélatinisée dans un dispositif mélangeur approprié, on peut obtenir des profils polychromes.
Exemple II.
On mélange dans un pétrin fermé non chauffé 100 parties de chlorure de polyvinyle et 28 parties de chloroforme (parties en poids). Lorsque le gonflement est achevé, ce qui demande environ
30 minutes à 1 heure, on introduit la poudre gonflée dans le cylindre d'une presse à filer. On chauffe la tête de la presse vers
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quée sur le piston, on extrude des profils de forme correspondant à celle de la filière. On sèche ensuite au moyen d'un séchoir à air chaud bien ventilé.
On remarquera en passant qu'il est possible de chauffer la poudre à une température supérieure au point d'ébullition du gonflant, puisque ce chauffage est effectué sous des pressions supérieures à la pression atmosphérique. Avec des produits chlorés, comme le chloroforme, cette possibilité est particulièrement avantageuse.
Exemple III. '
On mélange dans un pétrin 100 parties en poids de chlorure de polyvinyle avec 28 parties d'acétate d'éthyle, le mélange étant
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ton dans un moule froid suivant la technique habituelle de l'injection.
Les pièces éjectées ainsi fabriquées nécessitent un temps de séchage. En outre, il est nécessaire de prévoir un léger retrait au cours de ce séchage, retrait de l'ordre de 10%; en conséquence,
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pièce finie.
Cette application est particulièrement intéressante lorsque 1 on veut réaliser de très grandes pièces par injections successives de plusieurs doses de matière dans un moule de grandes dimensions.
Afin d'accélérer le séchage de pièces très épaisses, on pourra choisir un gonflant s'évaporant très rapidement. La demanderesse a ainsi constaté que le trichloréthylène convenait, entre au-' tres, dans un tel cas car il se sépare très rapidement du chlorure de polyvinyle.
Exemple IV.
On mélange dans un pétrin 100 parties en poids de chlorure
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IMPROVEMENT IN THE MANUFACTURING OF PLASTIC MASSES
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ME, relates to a process for treating vinyl resins,
more especially based on polyvinyl chloride, with a view to obtaining plastic masses, in particular in the form of plates,
sheets, rods, tubes, profiles, in the form of preforms or molded articles. -
Until now, the following methods have mainly been used in the work of vinyl resins:
One, akin to the work of celluloid, consists of
plasticize the resin by kneading, rolling, etc. in the presence of a solvent for the resin. But the resin has the property of
retain a certain quantity of residual solvent than the simple
drying in cold or hot air is not sufficient to remove.
So this method has the drawback of requiring additional subsequent processing. This solvent retention is.
often very important, especially for polyvinyl chloride.
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its% with cyclohexanone.
Another working method, similar to the work of the
rubber and not involving any addition of solvent, consists,
while the resin is. on the rolling mill, to heat it to
a temperature close to its melting point. In the case of
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Such a method has the drawback of causing yellowing.
noticeable resin, even if we take the precaution of executing
heating in a rapid manner. This method also requires
a material suitable for high temperatures and therefore cannot
be carried out with the simple equipment in use in industry
rubber.
The method of the invention avoids the drawbacks of
these known methods. It consists in forming the plastic mass in
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sine, a volatile organic compound swelling, but not a solvent for
the resin, and then subjecting this resin to the action of
pressure and heat.
The Applicant has, in fact, observed that if one mixes
polyvinyl chloride or its co-polymers with certain volatile organic compounds capable of swelling it without dissolving it, it is possible to obtain, by the action of pressure and heat on this resin, a gelatinized mass which can be practically eliminated by all volatile organic compounds by the action of simple drying.
Another advantage consists in the fact that, if the resin is taken in powder form, it can be made to absorb a high proportion of these volatile organic compounds, without causing the resin to lose its pulverulent structure at room temperature and under atmospheric pressure. Thus, in the case of polyvinyl chloride, it can be made to absorb more than seven times its weight, while retaining in the swollen product obtained the characteristics of a powder. If the amount of compo-
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weight of the initial powder, the powder retains its primitive appearance and in particular is not wet to the touch.
An important advantage afforded by the new process consists in the fact that the gelatinization of the mass is obtained with relatively low working temperatures, whereby absolutely colorless materials can be obtained. The Applicant has, in fact, observed that, depending on the volatile compounds
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without having to exceed 1200, that is to say at a temperature significantly below the yellowing point of polyvinyl chloride and at the temperature at which it begins to release hydrochloric acid. With this process, it is therefore possible to dispense with adding a stabilizer and, in order to implement it, one can also be satisfied with using, without modification, the conventional equipment of the rubber or rubber industry. industry, cellu-
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hold by means of ordinary dyes whereas, until now, it was necessary to choose special dyes to withstand the high working temperatures.
The volatile organic compounds which can be used for carrying out the process are, as has been said, compounds
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polyvinyl ride. These bodies can be determined by applying the method for evaluating the solvent power of organic compounds' which was described by Messrs DELORME and BLUMA in the Revue "PLASTIQUES" of March 1944 (pages 80 to 86). According to
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0.2 approximately, the specific viscosity having the formula A - B where A is the viscosity of the mixture and B the viscosity of the component B
get organic by.
Among the volatile organic compounds meeting the conditions of use of the present invention, that is to say a non-solvent for polyvinyl chloride but having the property of swelling it, of gelatinizing it, then of being completely separated from it by drying, there is may cite, but not limited to:
Ordinary acetone Carbon disulphide
Benzene 'Ethyl acetate
Toluene Propyl chloride
Benzol. Perchlorethylene
Chloroform Propionaldehyde Trichlorethylene paraldehyde
Carbon tetrachloride Methylene chloride In practice, the preparation of the swollen resin, in particular of the swollen powder, is carried out by mixing the resin and the organic compound in a kneader; this mixing being carried out for durations of the order of 30 minutes to 2 hours.
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tion can be done anyway, steam., gas, electricity, circulation of hot water or a heating fluid, infra-red radiation, etc ...
Likewise, pressure can be applied by any suitable means, such as cylinders. in the case of the rolling mill a screw
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tion, is obtained on.subjecting to the action of heat and pressure the swollen resin can be obtained by passing through a rolling mill. Leaves are thus obtained which can be placed
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The sheets quickly gelatinized on.le.laminoir can also be used to feed a calender in order to obtain film or. the thin film ..
However, the gelatinization of the swollen resin can be obtained directly in the apparatus intended to give the final shape, for example in the extruder, if it is desired to obtain rods, tubes, etc., or in a extrusion press. By providing the spinning press with a suitable die, it is possible to obtain in the same way very strong filaments which can be used as textile fibers or as horsehair, straw, artificial hair, etc. With an injection press, we obtain directly finalized articles or preforms, blocks, etc.
By thus making it possible to produce profiled masses by eliminating the intermediate phase of rolling and by feeding directly
the extruder or the extrusion or injection press, with powder material, the invention provides an important advantage because it allows a saving of time and less immobilization of materials. We can then use an automatic, mechanical feed, whereas, until now, we have generally fed by hand, which was sometimes the cause of irregularities in the formation of the profiles.
It is thus much better to regulate the flow rate of the machine and to carry out products requiring perfect adjustment such as, for example, that manufacture in polychrome colors which requires the use of two or more extruders, the feed of which needs to be perfectly adjusted.
Certain implementation methods are explained in the non-limiting examples given below:
Example 1.
100 parts by weight of polyvinyl chloride are introduced into an ordinary kneader (baker's kneader type) without a heating jacket, and sprayed with 30 parts by weight of a non-solvent blowing agent. If this non-solvent swelling agent is benzol, the vapors of the latter being troublesome to breathe, it is possible to provide either a hood above the kneader, or a kneader closed by a cover. If the swelling agent is, for example, ethyl acetate, this precaution is not essential.
Anyway, the mixing requires about 30 minutes to 2 hours in order to ensure the -swelling of the resin.
When mixing is complete, the polyvinyl chloride has retained its powdery consistency so that it can be at <EMI ID = 16.1>
need handled with a simple p her.
The swollen powder can then be directly delivered via an automatic feeder to an extruder similar to those usually used for working with casein-based plastics, the hot chamber being brought to the temperature of 90 [deg.] approximately, the cold room being simply kept lukewarm. The outlet die is heated to around 110 [deg.]. It is obvious that the temperature setting will be changed depending on the amount of blowing agent introduced into the polyvinyl chloride.
One then obtains, depending on the shape of the die, rods, tubes or profiles, which are dried for several days in a hot air dryer in order to remove the swelling.
If two or more extruders are coupled or combined to deliver the gelatinized material into a suitable mixing device, polychrome profiles can be obtained.
Example II.
100 parts of polyvinyl chloride and 28 parts of chloroform (parts by weight) are mixed in a closed unheated kneader. When the swelling is complete, which takes about
30 minutes to 1 hour, the swollen powder is introduced into the cylinder of a spinning press. We heat the head of the press to
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quée on the piston, profiles of shape corresponding to that of the die are extruded. It is then dried using a well-ventilated hot air dryer.
It will be noted in passing that it is possible to heat the powder to a temperature above the boiling point of the blowing agent, since this heating is carried out at pressures above atmospheric pressure. With chlorinated products, such as chloroform, this possibility is particularly advantageous.
Example III. '
100 parts by weight of polyvinyl chloride are mixed in a kneader with 28 parts of ethyl acetate, the mixture being
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tone in a cold mold using the usual injection technique.
The ejected parts thus manufactured require a drying time. In addition, it is necessary to provide for a slight shrinkage during this drying, shrinkage of the order of 10%; Consequently,
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finished piece.
This application is particularly advantageous when one wishes to produce very large parts by successive injections of several doses of material into a mold of large dimensions.
In order to speed up the drying of very thick pieces, we can choose a swelling agent that evaporates very quickly. The Applicant has thus found that trichlorethylene is suitable, among others, in such a case because it separates very quickly from the polyvinyl chloride.
Example IV.
100 parts by weight of chloride are mixed in a kneader