Brevet FR2012504A1 — publié le 19700320

_-i- Z\J I ZwU4 La présente invention se rapporte à la fabrication d'articles, tels que des éléments de meubles et des emballages en polystyrène cellulaire, par expansion d'un polystyrène sous l'action de la chaleur à l'intérieur d'un moule. 5 II est déjà connu de fabriquer des articles en polystyrène cellulaire, tels que des éléments de meubles et des emballages, en introduisant dans un moule un polystyrène expansible, éventuellement prééxpansé, en fermant le moule et en injectant de la vapeur d'eau dans ce moule, pour provoquer une nouvelle ex-10 pansion du polystyrène afin que cette matière remplisse le moule et s'agglomère, pour donner un élément rigide et collèrent en polystyrène cellulaire. Toutefois, le polystyrène cellulaire, qui est une matière thermoplastique, présente certaines déficiences. C'est ainsi 15 qu'il ne présente qu'une résistance mécanique limitée et qu'il est sensible aux coupe et aux chocs ainsi qu'à l'attaque de certains produits chimiques ainsi que de la chaleur. On cherche donc depuis longtemps à donner à la surface une plus grande résistance aux agressions mécaniques chimiques aussi bien que 20 thermiques. Il est déjà connu de munir des articles faits de certaines matières plastiques d'un revêtement , composé par exemple d'une autre matière plastique, afin de donner aux articles une surface plus résistante. Toutefois, ces ..revêtements n'adhèrent pas 25 en général particulièrement bien au polystyrène cellulaire mais peuvent au contraire s'en arracher relativement facilement. Le but de l'invention est de réaliser des articles en polystyrène cellulaire durcis superficiellement et dont la surface présente une : plus grande dureté et une plus grande résistance, 30 en particulier aux coups et aux chocs ainsi qu'à l'action des produits chimiques et de la chaleur. Ce résultat est obtenu suivant l'invention par un procédé de fabrication d'un article en polystyrène cellulaire présentant une surface durcie, procédé qui comprend les phases consis-35 tant à enduire la surface interne d'un moule d'un mélange de soufre et d'une substance qui, pendant l'expansion du polystyrène sous l'action de la chaleur, réagit avec le soufre et avec le polystyrène pour former une surface durcie sur l'article à rem 69 23171 -2 20 12504 plir le moule de polystyrène expansible, à fermer le moule et à chauffer le contenu du moule à une; température qui provoque la dilatation du polystyrène. Sous l'effet de la réaction qui, datas la mise en oeuvre de 5 l'invention, se produit entre les substances déposées sur le moule et le polystyrène, la surface proprement dite de l'article en polystyrène cellulaire se durcit et elle ne .peut être arrachée sans arrachement du polystyrène cellulaire lui-même. La substance qui, pendant l'expansion, réagit avec le sou-10 fre et avec le polystyrène cellulaire ep. formant la surface durcie de l'article peut être de diverses sortes et elle est de préférence constituée par une substance oléagineuse, c'est-à-di-re par un liquide visqueux insoluble ou difficilement soluble dans l'eau,, tel qu'une huile d'hydrocarbure contenant des hy-15 drocarbures aromatiques, naphténiques ou paraff-iniques ou un mélange de ces divers hydrocarbures, par exemple l'une des huiles combustibles (fuel oil) du commerce numéros 1 à 4, une huile lubrifiantej une huile végétale ou animale, telle que l'huile de graines de lin, ou un acide gras insaturé, ou encore du 2o goudron de bois ou de charbon. Ces substances peuvent être également utilisées en mélange entre elles. Le soufre est utilisé sous forme finement divisée et peut être constitué, par exemple par de la fleur de soufre ou du soufre colloïdal. Le soufre peut également être ajouté sous la 25 forme d'un composé sulfureux qui dégage du soufre lors de l'expansion. La quantité de soufre peut varier notablement en fonction de la dureté, de la ténacité et des- autres propriétés que l'on désire donner à la surface de l'article et en fonction de la substance choisie.pour réagir avec le soufre et avec le poly-jq styrène. On peut obtenir un durcissement de la surface de l'article avec des quantités de soufre comprises entre 1,5 et 70 %, de préférence entre 3 et 60 %, calculées sur le poids du mélange à déposer sur la face interne du moule. Les quantités de soufre inférieures à 1,5 % n'ont aucun effet essentiel et, avec 55 l 'utilisation de quantités supérieures à 70/ %, il peut rester du soufre libre n'ayant pas réagi sur la surface de l'article, ce qui est préjudiciable aux propriétés et à l'aspect de cet article. Lès meilleurs résultats ont été obtenus avec une quantité de soufre comprise entre 2$ et 50 %. 23171 -3- 2012504 Lorsqu'on utilise certaines substances telles que une huile d'hydrocarbure, pour réagir avec le soufre et le polystyrène, on peut ajouter du styrène monomère dans des quantités pouvant atteindre 6 à 7 % du poids du mélange. Le styrène monomère dissout tout d'abord une certaine fraction du polystyrène de la couche superficielle avant que l'expansion et le durcissement ne s® produisent et cette ^addition de styrène se traduit par un accroissement de l'épaisseur de la couche superficielle durcie, qui présente alors une plus grande résistance aux chocs. Au lieu d'utiliser du styrène monomère, on peut ajouter pour la môme fonction une quantité correspondante d'un autre solvant du polystyrène . Pour former sur les articles en polystyrène cellulaire une eouche superficielle durcie plus épaisse et de plus grande résistance aux chocs, on peut également ajouter du polystyrène sous la forme de granulés de polystyrène, au mélange de soufre et de la substance qui réagit avec le soufre et le polystyrène. Oe polystyrène peut avantageusement être ajouté en des quantités comprises entre 10 et 60 %, de préférence entre 20 et 40 %, calculées sur le poids du mélange à déposer sur la face interne du moule. A. la place du polystyrène, on peut ajouter du polybutadiè-ne qui donnera une couche superficielle d'une résistance aux chocs encore plus grande. On peut obtenir un effet analogue en ajoutant, au lieu du polystyrène, une autre matière thexmoplas-tique telle qu'une matière plastique acrylique ou un copolymè-re d'acrylonitrile, butadiène et styrène, en quantités appropriées. On peut égalément obtenir une couche superficielle plus tenace et plus résistante aux chocs sur les objets en polystyrène cellulaire en déposant, après application du mélange de soufre et de \a. substance qui réagit avec le soufre et le polystyrène, une couche de renforcement qu'on pose sur ce mélange avant de remplir le moule de polystyrène expansible. Cette couche de renforcement peut comprendre une matière textile, un tissu de verre tissé, un tissu de jute, des fibres d'amiante ou une autre matière de renforcement. Pour préparer le mélange de soufre finement divisé et de la substance capable de réagir avec.le soufre et le polystyrène, 69 23171 ' 2012504 * on ajoute de préférence un agent dispersant & ce mélange afin de faciliter la distribution uniforme du soufre dans la substance , On peut utiliser différents agents dispersants du commerce, tels que le Darvan 7, qui est un agent de surface anionique. 5 On homogénéise le mélange, par exemple par agitation, et on le dépose sur toute la surface interne du moule ou bien on peut laisser non enduites certaines parties de cette surface, si 11on ne veut pas obtenir le durcissement sur toute la surface de l'article. L'enduction peut s'effectuer par des procédés 10 connus eac par exemple par enduction au pinceau ou par pulvérisation. On peut éventuellement disposer un renforcement sur la couche déposée ou incorporer ce renforcement dans la masse de cette couche. Ensuite, on remplit le moule de polystyrène expansible et on le ferme. On injecte dans le moule, d'une façon 15 connue en soi, et pendant une durée de 20 à 60 secondes, de la vapeur d'eau à une température de 100 à 110* sous une pression relative de 0,9 à 1 kg/cm2, ou bien de l'air chaud à une température de 100 & 110°C. Ensuite, on laisse le moule se refroidir pendant environ 20 minutes, après quoi on extrait du moule l'ar-20 ticle fini en polystyrène cellulaire. On a alors obtenu une surface durcie sur toutes les faces pour lesquelles la surface interne du moule avait été enduite du mélange. Pour faire mieux comprendre l'invention, on donnera ci-dessous les exemples suivants. 25 Exemple 1 : On enduit la face interne d'un moule en deux pièces, destiné à la fabrication d'un élément de meuble en polystyrène cellulaire, d'un mélange homogénéisé préparé & partir des constituants suivants : 30 Mélange d'hydrocarbures composé de : 250 g 20 % en poids d'aromatiques 40 % en poids de naphténiques 4-0 % en poids de paraffiniques. Soufre 200 g 35 Darvan N° 7 8 g » On remplit ensuite le moule d'un polystyrène granulé préexpansé puis on insuffle dans le moule de la vapeur à. une température de 105°0 et sous une pression relative de 0,9 kg/cm^, j i BAD ORIGINAL 69 23171 -5- 2012504 pendant 40 secondes. On laisse ensuite le moule se refroidir pendant 20 minutes puis on extrait l'élément de meuble terminé de ce moule. L'élément de meuble résultant a pris une surface dure et 5 entièrement lisse, qui est très résistante aux chocs et à la chaleur et que l'on peut travailler, par exemple poncer et peindre. Exemple 2 : Le mode opératoire est le même qu'à l'exemple 1, sauf que 10 le mélange utilisé pour enduire la surface interne du mouHs /la la composition suivante : Mélange de : huiles combustibles W° 1 et 4 250 g soufre 200 g 15 Darvan 1° 7 8 g styrène monomère 10 g Le résultat est sensiblement identique à celui de l'exemple 1, mais on obtient une couche superficielle épaissie d'une plus forte capacité de portée. 20 Exemple 3 : Le mode opératoire est le même qu'à l'exemple 1, sauf que le mélange utilisé pour enduire la surface interne du moule a la composition suivante : huile de graines de lin 250 g 25 soufre 200 g polystyrène 100 g Darvan 7 8g Le résultat est sensiblement le même qu'à l'exemple 1 mais on obtient une couche superficielle plus dure, plus épaisse et 30 plus solide. Exemple 4 : Le mode opératoire est le même qu'à l'exemple 1, sauf que le mélange utilisé pour enduire la surface interne du moule a la composition suivante : 35 mélange d'hydrocarbures suivant l'exemple 1 125 g huile de graines de lin 125 g soufre 200 g Darvan N# 7 8g styrène monomère 10 g 69 23171 —6- 2012504 Le résultat est sensiblement le même qu'à l'exemple 1 mais on obtient une couche : superficielle plus épaisse et d'une plus grande capacité de portée. Exemple 5 : 5 Le mode opératoire est le même qu'à l'exemple 1, sauf que le mélange utilisé pour enduire la surface interne du moule a la composition suivante : goudron de bois 125 g huile de lin 125 g 10 soufre 200 g Darvan N° 7 " 8 g styrène monomère 10 g Le résultat est sensiblement le même qu'à l'exemple 1 mais on obtient une couche superficielle plus épaisse et d'une plus 15 grande capacité de portée. Exemple 6 : Le mode opératoire est le même qu'à 11 exemple 1, sauf que le mélange qui est utilisé pour enduire la surface interne du moule a la composition suivante : 20 huile de lin 250 g soufre 200 g Darvan N° 7 8g polystyrène 75 g polybutadiène 25 g 25 Le résultat est sensiblement le même qu'à l'exemple 1 mais on obtient une couche superficielle plus épaisse, plus solide et plus résistante aux chocs. Exemple 7 s Le mode opératoire est le même qu'à l'exemple 1, sauf que 30 le mélange utilisé pôur enduire la surface interne du moule a la composition suivante : huile de graines de lin 250 g soufre 200 g Darvan F 7 8 g 35 polystyrène 75 g polyacrylate 25 g Le résultat est sensiblement le même qu'à l'exemple 3- 69 23171 -7- . 2012504 Exemple 8 : Le mode opératoire est sensiblement le même qu'à l'exemple 1, sauf que le mélange utilisé pour enduire la surface interne du moule a la composition suivante: 5 huile de graines de lin 250 g soufre 200 g Darvan N° 7 8 g polystyrène 75 g poly (acrylonitrile-butadiène-styrène) 25 g 10 Le résultat est sensiblement le même qu'à l'exemple j. Exemple 9 : Le mode opératoire est sensiblement le même qu'à l'exemple 1, sauf que le mélange utilisé pour enduire la surface interne du moule a la composition suivante : 15 Mélange d'hydrocarbures suivant l'exemple 1 250 g soufre 120 g Darvan N° 7 8 g styrène monomère 10 g Le résultat est sensiblement le même qu'à l'exemple 1. 20 Exemple 10 : Le mode opératoire et la composition du mélange utilisé pour enduire la surface interne du moule sont sensiblement identiques au mode opératoire et à la composition adoptés à l'exemple 1 mais, ap3?is application du mélange, on dispose un tissu 25 textile classique sur le mélange avant de remplir le moule de polystyrène. L'élément de meuble ainsi obtenu présente une surface d'une plus grande ténacité, comparativement à celui fabriqué suivant 1'exemple 1. BAD ORKàiNAUj 69 23171 =a- 2012504 REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication d'un article en polystyrène cellulaire ayant une surface durcie, procédé caractérisé par les phases consistant à enduire la surface interne d'un moule 5 d'un mélange de soufre et d'une substance qui, pendant l'expansion du polystyrène sous l'action de la chaleur, réagit avec le soufre et avec le polystyrène pour former une surface durcie sur l'article, à remplir le moule de polystyrène expansible, à fermer le moule et à chauffer le contenu du moule à une tempéra-10 ture qui provoque la dilatation du polystyrène. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la substance qui réagit avec le soufre et avec le polystyrène est une huile d'hydrocarbure ou un mélange d'huiles d'hydrocarbures. 15 Procédé suivant la revendication 2, çaractér isé par le fait que l'huile d'hydrocarbure est une huile combustible (fuel oil). 4.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on ajoute un solvant du polystyrène, de préférence 20 du styrène monomère, au mélange de soufre et de la substance qui réagit avec le soufre et avec le polystyrène. 5«- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la substance qui réagit avec le soufre et avec le polystyrène est une huile végétale ou animale. 25 6.- Procédé suivant la revendication 5? caractérisé par le fait que l'huile végétale est l'huile de graines de lin. 7«- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la substance qui réagit avec le soufre etU le polystyrène est un goudron de bois ou de houille. 30 8.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on ajoute au mélange une résine thermoplastique, de préférence du polystyrène. 9«- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la proportion de soufre dans lé mélange de soufre et 35 d'une substance qui réagit avec le soufre et avec le polystyrène est comprise entre 1,5 et 70 % en poids, de préférence entre 25 et 50 % en poids. bad original 69 23171 -9- 2012504 — : 10.- Procédé de fabrication d'un article en polystyrène cellulaire ayant une surface durcie, caractérisé par les phases consistant à enduire la surface interne d'un moule d'un mélange de soufre et d'une substance capable de réagir, pendant l'expan-5 sion du polystyrène sous l'action de la chaleur, avec le soufre et le polystyrène pour former une surface durcie sur l'article, à déposer une couche de renforcement sur l'enduit lui-même déposé sur la surface interne du moule, à remplir le moule de polystyrène expansible, à fermer le moule et à chauffer 1© conte-10 nu du moule à une température qui provoque l'expansion du polystyrène .