Brevet FR2000180A1 — publié le 19690829

i 2000180 la présente invention a trait à line méthode de fabrication d'article en mousse ayant une structure cellulaire uniforme, à partir de polypropylène modifié. Plusieurs études ont déjà été faites sur diverses 5 résines synthétiques à structures cellulaires, et des mousses uniformes ont déjà fait l'objet d'une production commerciale, à partir de résines non cristallisées comme le polyuréthane, le polystyrène, etc...CejJandant, il était extrêmement difficile d'obtenir des produits à mousse uniforme à partir de résines cris-10 tallisées telles que le polyéthylène et le polypropylène, par suite de la chute brusque de viscosité des résines à leurs points de fusion» Récemment, le problème de la chute brusque de viscosité au point de fusion s'est trouvé presque résolu, en ce qui 15 touche le polyéthylène, grâce auz progrès remarquables des techniques de liaison tr ans ver a aie, si bien qu'on trouve maintenant des mousses de polyéthylène à structure cellulaire fine et uniforme. Mais la difficulté subsiste en ce qui concerne le polypropylène, dont la structure polymérique n'est pas la môme que celle 20 du polyéthylène, ce qui soulève plusieurs problèmes non résolus par les techniques de liaison transversale. 11 a été établi au cours d'une série d'études sur la copolymérisation à greffe du polypropylène au moyen, de rayonnement ionisant, qu'un polypropylène modifié d'une excellente 25 propriété moussante due à ses caractéristiques améliorées de fusion, peut désormais être obtenu par un procédé consistant à irradier le polypropylène à l'aide d'une radiation ionisante, puis à soumettre le polypropylène ainsi traité à une copolymérisation en greffe à l'aide de divinyl-benzène, ou de divinyl-benzène et 30 d'un ester d'acide acrylique. Plus précisément, la présente invention a trait à un polypropylène modifié pouvant servir à la production de mousses, et caractérisé par le procédé permettant de les fabriquer ; dans ce procédé, le polypropylène est d'abord irradié avec une radiation 69 00151 2 2000180 ionisante de 0,1-5 megarads (Mrad), ptiis il est soumis à une copolymérisation en greffe avec 0,5 - 6 # en poids de divinyl-benzène, ou avec 0,5 — 6 $ en poids de divinyl-benzène et pas plus de 10 56 en poids d'un ester d'acide acrylique» 5 Le polypropylène modifié de la présente invention s'obtient en commençant par irradier le polypropylène ordinaire avec une radiation ionisante, puis en procédant à une copolymérisation en greffe au divinylbenzène ou en recourant à la fois au divinyl-benzène et à un ester d'acide acrylique» 10 la source de radiation ionisante à utiliser pour le prétraitement du polypropylène s'entend par : rayon électronique, rayon gamma, rayon alpha, rayon neutron à la dose de 0,1 - 5 Mrad, de préférence 0,5 — 1 Mrad» Au-dessus de 5 Mrad, l'irradiation cause d'ordinaire une trop grande rupture et dégradation du poly-15 propylène, même aux températures inférieures à 5°C ; elle est donc à éviter» Au-dessous de 0,1 Mrad, l'effet désiré'd'irradiation ne peut être obtenu. Eu général, l'irradiation de l'ordre de 0,5 à 1 Mrad est satisfaisant pour obtenir tm polypropylène modifié d'une excellente qualité physique. 20 la température de l'irradiation se maintient d'ordi naire à 5°C et au-dessous, les températures plus élevées sont à éviter car il se forme alors surtout des homopolymères« le degré de copolymérisation à greffe à l'aide de divinyl-benzène est habituellement de l'ordre de 0,5 -6 en 25 poids, de préférence 1 à 3 £ en poids. Au-dessus dé 6 36 en poids, la mousse obtenue n'est pas satisfaisante, et comporta souvent des cellules de trop grand diamètre, c'est pourquoi il faut l'éviter. Au-dessous de 0,5 $ en poids, les résultats sont insuffisants « lorsqu'on a recours à un ester d'acide acrylique, 30 par exemple l'acrylate d'éthyle, le degré de copolymérisation à greffe peut atteindre 10 en poids, son chiffre optimal étant de 0,5 et 4 £ en poids. A partir de 10 et au-dessus, pour ce qui est des esters de l'acide acrylique, les propriétés moussantes du copolymère obtenu se réduisent considérablement, et le diamètre 35 des cellules ainsi formées devient si grand que ce pourcentage marque vraiment la limite supérieure» la réaction de copolymérisation à greffe que permet la présente invention peut être conduite par irradiation préliminaire de polypropylène en poudre avec une radiation ionisante, 69 00151 3 2000180 dans l'air à une température inférieure à 5°C, de préférence entre —20° et -40°C; après avoir subi ce traitement, le polypropylène est soumis à la copolymérisation à l'aide du ou des monomères de greffage, dans la solution contenant le ou les monomères et un solvant tel que le méthanol, à une température de 30 à 40 °C. Suivant le présent procédé, la formation d'homopo-lymères, qui d'ordinaire constitue la difficulté majeure au cours de la copolymérisation à greffe, peut être réduite au minimum, et désormais il est possible d'obtenir un polypropylène modifié doté d'excellentes propriétés moussantes0 Pour déterminer la présence d'une éventuelle liaison transversale dans le polypropylène modifié de la présente invention, le degré de gélification est mesuré à l*extratïteur de Soxhlet dans la tétraline en ébullition pendant 10 heures. Il en résulte qu'on n'observa aucune formation de gel, et s'il s'en formait, le degré de liaison transversale ne serait pas suffisant pour former une structure réticulaire infinie, c'est-à-dire des gels» Bans la fabrication de polypropylène en mousse suivant la présente invention, le polypropylène modifié est entremêlé d'un agent moussant classique ayant un point de décomposition plus élevé que le point de fusion du polypropylène modifié de la présente invention (soit environ 160—170°C), comme par exemple l'azobis carbonamide (point de décomposition : 195° - 200°C) et la H, ÏT '-dinitrosopent amé thylène-tétraminé (Point de décomposition s 195-200° C), en utilisant un mélangeur convenable comme le mélangeur Haùta î ensuite, le mélange est chauffé dans un appareil de moulage approprié® lie polypropylène modifié de la présente invention a des propriétés moussantes supérieures que l'on suppose découler d'améliorations dans les caractéristiques de fusion, et qui équivalent non seulement à ce qu'à déjà constitué l'amélioration du polyéthylène, mais qui s'étendent à d'autres facteurs considérés comme influant considérablement les propriétés moussantes, tels que notamment la tension de fusion, etc... Un premier avantage du polypropylène modifié de la présente invention est que le taux de mousse, c'est-à-dire le degré d'expansion, peut être porté beaucoup plus haut sans réduire aucune propriété physique comme la rigidité. Un autre avantage réside dans le fait que des mousses fines à structure cellulaire uniforme fermée peuvent être obtenues, que le taux de mousse soit 69 00151 4 2000180 élevé ou bas. Comparativement au résultat obtenu avec le divinyl-benzène seul, la copolymérisation faite avec à la fois le divinyl-benzène et l'ester d*acide acrylique donne une structure cellulaire 5 fermée beaucoup plus uniforme, donnant des mousses plus agréables au toucher, bien que ce soit un peu aux dépens de la rigidité. On trouvera une explication plus complète de l'invention dans les exemples suivants . Exemple 1 - 1000 g. de propylène en poudre (densité : 0,91) sont 10 refroidis à —30°C, puis soumis à une irradiation électronique émise par un accélérateur linéaire de 4 MeV, 200 mA, à la dose de 0,5 Mrado Le polypropylène résultant est mis dans 3000 ml de diverses solutions de divinyl-benzène dans le méthanol, aux concentrations respectives divinyl-benzène/méthano1 de 1/30, 3/24» l/l6, 15 l/ll et l/7 et la copolymérisation en greffe est conduite dans ce milieu à 50°C pendant une heure. Après lavage au méthanol du produit résultant de la réaction, les"degrés de polymérisation de ce produit sont respectivement de 0,5 ; 1,0 ; 1,5 ; 2,1 ; 3,9 î et 5,8 20 le copolymère résultant est alors mélangé à sec avec 1-2 fa d 'azobis-carbonamide et mis en mousse à la presse à 210°C pendant 10 minutes. le même essai est pratiqué par comparaison avec un échantillon non traité, les résultats des essais ci-dessus sont 25 indiqués dans le tableau 1. ïableau 1 d'essai ïeneur du polymère en divinylbenzène m Conc. de l'agent moussant w Densité des mousses obtenues Diamètre de 1& cellule de mousse (mm) Aspect 1 0 i 0.452 non-uniforme non uniforme 2 0.5 »! 0.201 0.3-0.5 uniforme 3 1.0 n 0.184 0.3 fin 4 1.5 ti 0 c 140 It tt 5 2.1 ti 0.135 11 n 6 3.7 n 0.184 tt tt 7 5.8 n 0.430 0.5-1.0 uniforme 8 2.1 2 0.115 0.3 fin 69 00151 5 2000180 Exemple 2 - 1000 g de propylène en poudre (densité : 0,91) sont refroidis à -30°C, puis soumis à irradiation électronique émise par accélérateur linéaire de 4 MeV, 20mA, à la dose de 0,5 Mrad» le polypropylène résultant est mis dans 3000 ml de diverses solu-5 tions de divinyl-benzène et d * acrylate d'éthyle dans le méth.anol, aux proportions respectives (divinyl-benzène/acrylate d'éthyle/ méthaaol) de 1/0,3/10 et de l/2, 7/3« Dans ce milieu la copolymérisation en greffe est conduite'à 50ÔC pendant une heure « Après avoir lavé le produit de la réaction avec du méthanol, on mesure 10 le degré de copolymérisation en greffe, comme le montre le tableau 2, pour les échantillons 11 à 21 o le copolymère greffé résultant est incorporé à 1 ou 2 jb d1azobis-carbonamide, par mélange à sec, et mis en mousse à la presse à 2I0°C pendant 10 minutes. On procède à une série de 13 tests similaires comparatifs sur du polypropylène non traité et sur ce copolymère greffé à l'aide d1 acrylate d'éthyle seul» * Tableau 2 Essai Taux de divinyl-benzène dans le polymère taux d * acrylate dans le polymère Conc.de 1'agent moussant Densité de mousse obtenue Diamètre de cellule de mousse Aspect 9 0 0 1 0.452 non uniforme non uniforme 10 0 3 it pas de mousse - — 11 0.8 0.5 « 0.213 0.3-0.5 inférieure. uniforme 12 1.2 0.5 H 0.185 0.3 fin 13 1.5 0.6 n 0.140 tt It 14 1.6 1.1 tt 0.141 11 II 15 1.7 2.0 it 0.167 11 It 16 1.8 2.9 n 0.185 0.3-0.5 II 17 2.2 4.1 it 0.203 tt uniforme 18 2.5 6.4 tt 0.411 0.5-1.0 n 19 2.4 8.6 tt 0.450 1.0-2.0 n 20 2.2 0.8 2 0.120 0.3 fin 21 2.2 2o0 M 0.167 tt n 69 00151 6 2000180 Exemple comparatif : Semblablement à l'exemple 1, une série d'essais furent pratiqués sur divers copolynxères greffés obtenus en utilisant comme monomères de greffage 1'acrylate de butyle, 1'acrylate d'éthyle, le méthacrylate de méthyle, le styrène, l'acide 5 acrylique, l'acrylonitrile, l'acétate de vinyle et le méthyl- vinyl—pyridine o Comme le montre le tableau 3, aucun de oes échantillons ne permet d'obtenir de mousse. Essai 1° Monomère de greffage Degré de greffage Propriété moussante Etat Cellulaire 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 Acrylate de butyle Acrylate d'éthyle Méthacrylate de méthyle Styrène Acide acrylique Acrylonitrile Acétate de Vinyl Méthyl-vinyl pyridine 3. -8 8e 145 215 11 8 13 3° 22" 25 32C 23' 4 îcr 234 pas de mousse tt tt tt tt tt n tt tt n tt u tt n tt tt tt tt it tt tt tt it n Aucune structure cellulaire n'est observée. tt tt n « » n tt n ti tt n tt tt tt it tr tt tt tt tt tt M tt 00151 2000180 EETEIUiaiTIOÏS l'invention a pour objet : Polypropylène modifié utilisable pour fabriquer un produit en mousse par un procédé comportant l'irradiation du polypropylène par radiation ionisante de 0,1-5 Mrad, puis la copolymérisation en greffe du polypropylène résultant, à l'aide de 0,5-6 «£ en poids de divinyl-benzène. Polypropylène modifié utilisable pour fabriquer un produit en moussa par le procédé comportant ^irradiation du polypropylène avec une radiation ionisante de 0,1-5 Mrad, puis la copolymérisation en greffe du polypropylène 'résultant, à l'aide de 0,5 à 6 $ en poids de divinyl-pyridine et pas plus de 10 5^ en poids d'un ester d'acide acrylique» Méthode de fabrication d*article en mousse caractérisée par l'utilisation d'un polypropylène modifié conforme aux revendications n" 1 ou n° 2, Article en moussé fabriquée par une méthode conforme à la 3ème revendication» BAD ORIGINAL