Brevet FR2036948A1 — publié le 19701231

L'invention concerne un produit mousse pour la construction comprenant une nappe fibreuse expansée et une résine thermodurcissable remplissant complètement les interstices entre les fibres de ladite nappe expansée et un procédé pour la production dudit produit. On connaît déjà diverses mousses de résine synthétique utilisables comme matériaux mousse de construction et des procédés de production des mousses utilisant des résines thermodurcissables ont été décrits dans de nombreux brevets. Par exemple, on prépare en général une mousse de résine phénolique, selon le procédé consistant en l'incorporation d'une matière dégageant un gaz par chauffage dans une résine phénolique du type résol ou une résine phénolique du type "Novolac" contenant un durcisseur, et en l'addition au mélange, si nécessaire, d'un agent tensio-actif et opérations suivies d'un chauffage du mélange pour transformer en mousse et durcir ce dernier. De plus, on prépare des mousses de résine à base d'urée, époxyde et mélamine selon des procédés identiques en principe avec celui susmentionné.Cependant, ces mousses de résine thermodurcissable ont une faible élasticité, sont susceptibles d'être disloquées par application d'un léger effort, ont une résistance mécanique très faible et se transforment facilement en résine pulvérulente par abrasion superficielle. Ces mousses de résine thermodurcissable ont par conséquent été utilisées seulement dans des domaines où une résistance mécanique n'est pas particulièrement nécessaire, par exemple comme calorifuges dans des applications où la résistance mécanique n'est pas nécessaire du point de vue de la construction. De plus, puisque la surface de la mousse n'est pas particulièrement décorative, on a en général recouvert la surface de ces produits d'une couche de peinture ou, par collage, de matériaux de revêtement. La présente invention a pour objet des produits messe utilisables comme-matériau de construction, genre d'application pour laquelle les mousses de résine thermodurcissable n'étaient jusqu'ici guère utilisables, en employant à la différence du cas des mousses de résine thermodurcissable classique, la résistance d'une nappe fibreuse pour conférer de la résistance mécanique à ces produits. La présente invention concerne donc un procédé de préparation d'un matériau mousse de constructon qui comprend l'aspersion ou l'imprégnation d'une couche d'une nappe fibreuse, dans laquelle les fibres ne sont pas liées entre elles, par un mélange comprenant une résine thermodurcissable et un agent moussant qui dégagera un gaz par chauffe, ledit mélange pénétrant à travers toute la nappe fibreuse, et en soumettant ensuite une ou plusieurs de ces couches, superposées, à un traitement thermique pour transformer en mousse ledit mélange ayant pénétré dans la nappe et, en même temps, le durcir de façon que ladite nappe fibreuse se dilate et que la résine thermodurcissable transformée en mousse remplisse complètement les espaces résultant de cette dilatation. Dans une première forme de l'invention, une ou plusieurs desdites couches sont superposées et préformées de façon à obtenir une masse fibreuse en leur appliquant une pression suffisante à une température inférieure à la température de transformation en mousse et à la température de durcissement du mélange à base de résine avant ledit traitement thermique. Dans une deuxième forme de l'invention, le procédé comprend l'application de matériaux de revêtement sur ladite couche ou sur plusieurs desdites couches superposées, si bien qu'après ledit traitement thermique, la masse fibreuse obtenue adhère audit matériau de revêtement. Les nappes fibreuses empioyées dans la présente invention comprennent des matériaux en nappe ou analogues constitués par des fibres organiques naturelles telles que le coton et les déchets de coton ; des fibres telles que des fibres discontinues de cellulose régénérée et des fibres d'acétate de cellulose ; des fibres synthétiques telles que les fibres polyester, les fibres polyamide et les fibres d'acétals polyvinyliques et des fibres minérales telles que les fibres de verre, d'amiante, de laine de roche et de laitier.Les matériaux semblables à des nappes utilisés dans la présente invention doivent être tels que des mélanges à base de résine thermodurcissable transformables en mousses peuvent être facilement injectés entre leurs fibres et que, quand ils sont soumis à une transformation en mousses, la nappe se dilate en même temps que lesdits mélanges. Les résines thermodurcissables utilisables dans la présente invention comprennent les résines phénoliques, d'urée, de mélamine et époxyde. Les résines phénoliques peuvent être du type Novolac ou résol et sont très -souvent utilisées lors de la mise en oeuvre de la présente invention à cause de leur grande efficacité. Les agents moussants employés sont des substances qui, par chauffage en présence ou non d'un acide, se décomposent en dégageant des gaz et peuvent être ceux utilisés pour la préparation des mousses ordinaires. Des exemples de ces agents moussants sont le carbonate de sodium, le bicarbonate de sodium, la carbonate d'ammonium, la dinitrosopentaméthylènetétramine, l'azo-bis-isobutyronitrile et la benzène sulfonylhydrazine. Les durcisseurs utilisés peuvent, dans le cas des résines phénoliques type Novolac être des substances engendrant par chauffage du formaldéhyde, par exemple de l'hexaméthylènetétramine et de l'anhydroformaldéhydeaniline, tandis que dans le cas des résines phénoliques du type résol, on peut utiliser des substances acides comme durcisseurs, bien que ces résines durcissent par chauffage sans employer de durcisseur. Dans le cas d'autres résines thermodurcissables, on peut utiliser des durcisseurs classiques si nécessaire. De plus, la présence d'agent tensio-actif est utile, pour faciliter une transformation uniforme en mousse. Les matériaux de revêtement employés dans la présente invention sont par exemple : des papiers, des tissus organiques à base de coton, des fibres cellulosiques régénérées ou des fibres synthétiques ; des tissus minéraux à base de,fibre de verre ; despapiers imprégnés de résine synthétique telles que des résines mélamine, phénoliques d'urée ou vinylique ou des papiers ou tissus imprégnés de résine synthétique ; des plaques, feuilles3 pellicules ou stratifiés de résine synthétique telles que les résines mélamine, benzoguanamine, polyester, de phtalate de diallyle, de chlorure de vinyle, de polystyrène ou acryliques; des matières organiques sous forme de feuilles ou analogues telles que le carton ; des tôles d'acier inoxydables, d'aluminium, de fer ou de zinc ou des matières minérales sous forme de feuilles ou analogues telles que la toile d'amiante et les panneaux de plâtre. Dans la présente invention, les fibres d'une nappe fibreuse sont réunies entre elles par une mousse de résine thermodurcissable et la pression engendrée lors du chauffage etdelatransformation en mousse de la nappe fibreuse ainsi traitée est utilisée pour obtenir un article moulé ayant les dimensions désirées sans appliquer de pression extérieure. On peut adopter divers procédés pour la mise en oeuvre de la présente invention.Par exemple, on peut préparer un mélange homogène d'une résine thermodurcissable solide, d'un agent moussant et, si nécessaire, d'un durcisseur et d'un agent tensio-actif en employant par exemple des cylindres mélangeurs, un malaxeur-Co, un broyeur à billes etc, à une température inférieure à la température de décomposition de l'agent moussant et inférieure à la température de durcissement de la résine et ensuite on pulvérise le mélange de façon à préparer un mélange pulvérulent à base de résine. Le mélange à base de résine ainsi formé est projeté sur une couche d'une nappe fibreuse et, si nécessaire, chaque couche traitée est "vibrée" de façon à pénétrer suffisamment à travers toute la nappe, ou est injectée dans la couche pendant la préparation de ladite couche et, suivant les applications du produit, on utilise une ou plusieurs de ces couches superposées de façon à former un stratifié. Le stratifié ainsi formé est transformé en mousse et durci par chauffage soit tel quel, soit après préformage dudit stratifié à une température inférieure à celle de transformation en mousse de l'agent toussant de préférence à une température voisine du point de fusion de la résine, de manière à préparer un matériau mousse de construction.Dans certains cas, les stratifiés préformés sont superposés et ensuite cet ensemble est transformé en mousse et durci par chauffage tel quel, ou après compression dudit ensemble. à une température égale à celle du préformage. En variante, un condensat de résine thermodurcissable liquide ou en solution, un agent moussant et, si nécessaire, un durcisseur et un agent tensio-actif sont mélangés de façon à former un mélange liquide homogène à base de résine. Unenappe fibreuse est imprégnée avec le mélange à base de résine ainsi formé et est séchée sous la pression atmosphérique ou sous pression réduite et à la température ambiante ou au-dessous de la température de transformation en mousse de l'agent moussant et ensuite, suivant les applications du produit, on utilise une de ces couches ou bien on en superpose plusieurs de façon à former un stratifié.Ensuite, l'ensemble est transformé en mousse et durci par chauffage soit tel quel soit après préformage dudit ensemble à une température inférieure à celle de transformation en mousse de l'agent moussant, de préférence à une température voisine du point de fusion de la résine, de façon à obtenir un matériau mousse de construction. Dans les cas sus-mentionnés, la proportion de la nappe fibreuse au mélange à base de résine peut varier par exemple entre plus de 1 % et plus de 100 %, en poids. Si l'on désire utiliser le produit mousse de construction ainsi obtenu comme matériau pour armatures, par exemple pour un objet d'ornement, le stratifié aspergé ou imprégné de résine peut être façonné après avoir placé sur sa surface une feuille décorative imprégnée de résine. I1 est également possible d'utiliser une feuille de contraplaqué ou de métal à la place de la feuille décorative imprégnée de résine. Le matériau de revêtement est comprimé par la pression de transformation en mousse et adhère solidement à la mousse par l'intermédiaire de la résine transformée en mousse, sans employer d'adhésif, de façon à former un objet d'ornement d'une seule pièce. Cependant, il n'y a aucun inconvénient à appliquer antérieurement, si nécessaire, un adhésif au matériau de revêtement.La surface moulée est exempte d'irrégularités et d'ondulations et a une belle apparence. On peut employer diverses substances comme matériau de revêtement, suivant les applications des produits et, dans le cas d'un produit en plaques ou analogue, un seul cêté peut être revêtu d'un matériau de revêtement ou bien les deux côtés peuvent être revêtus de matériaux de revêtement identiques ou différents. Grâce à la présente invention, il est possible de préparer des matériaux mousse de construction ayant les excellentes caractéristiques mécaniques, calorifuges et d'insonorisation propres aux mousses de résine thermodurcissable. De plus, suivant la nature des fibres employées, il est possible de préparer des produits ayant une résistance à l'inflammation, une résistance mécanique et d'autres propriétés très satisfaisantes.Les produits ayant des surfaces constituées par divers matériaux de revêtement peuvent être utilisés directement comme matériaux de construction légersO Les matériaux mousse de construction préparés selon la présente invention peuvent être utilisés pour diverses applications tels que les matériaux calorifuges, les matériaux insonorisants, les matériaux pour armatures et les matériaux d'ornements et, en particulier, les matériaux de construction pour cloisons, plafonds et portes. Les exemples ci-après expliquent la présente invention; (les parties et pourcentages sont en poids sauf indication contraire). EXEMPLE 1 Résine phénolique type Novolac 500 parties Hexaméthylènetétramine 50 parties Dinitrosopentaméthylènetétramine 10 parties Agenttensio-actif 10 parties (Emasole-3130), fabriqué par Kao Soap Co, Japon). Les constituants ci-dessus sont malaxés pendant 10 mn dans un mélangeur à deux cylindres, un des cylindres étant refroidi à l'eau et l'autre maintenu à 70"C et le mélange est pulvérisé pour obtenir un mélange pulvérulent à base de résine. 45g dudit mélange sont projetés uniformément sur une couche constituée par une nappe de coton fibreux de 5 g/300 mm x 300 mm et on superpose huit couches traitées de la même manière Ensuite, l'ensemble est placé dans un moule et chauffé à 1400C pendant 30 mn pour le transformer en mousse et le durcir Le matériau mousse de construction obtenu est jaune et ne se désagrège pas facilement en une poudre.Ce produit a une densité apparente de 2 0,11 et une résistance à la flexion de 23 kg/cm et est ainsi léger, avec d'excellentes caractéristiques mécaniques Dans un second essai, huit couches d'une nappe de coton fibreux aspergé avec le mélange pulvérulent à base de résine préparé comme ci-dessus sont comprimées sous 2 kglcm2 à 800C et l'ensemble est ensuite chauffé à 1400C pendant 30 mn pour être transformé en mousse et durci. Dans ce cas, on obtient un produit ayant une densité apparente de 0,10, une résistance à la kg/cm2 flexion de 26 g/cm2, une résistance au choc (essai Izod) de 1,31 kg/cm, une 2 résistance à la traction de 14 kg/cmL et une résistance à la compression de 2 5,6 kg/cm2.Un produit comparable sans nappe fibreuse avait une résistance 2 à la section de 8 kg/cm , une résistance au choc de seulement 0,17 kg/cm et une résistance à la traction de 5 kgicm2. EXEMPLE 2 Résine phénolique type Novolac 500 parties Hexaméthylènetétramine- 50 parties dinitrosopentaméthylènetétramine 10 parties agent tensio-actif 10 parties (silicone S 239 de Shin-Etsu, préparée par Shin-Etsu Chemical Industry Co, Japon) Les constituants ci-dessus sont mélangés de façon à obtenir un mélange à base de résine. On dissout 500 g dudit mélange dans- une quantité égale d'alcool méthylique pour obtenir un vernis. On utilise 100 g de ce vernis pour imprégner une couche constituée par une nappe de coton fibreux de 10 g/300 mm x 300 mm et on sèche ensuite la couche à 700C.On traite six couches de cette manière et on les superpose et l'ensemble est~placé dans un moule et chauffé à 1400C pendant 30 mn pour être transformé en mousse et traité, on obtient ainsi-un matériau mousse de construction résistant à la désagrégation et ayant une densité apparente de 0,14 et une résistance à la flexion de 29 kg/cm2 EXEMPLE 3 Une nappe de laine de roche fibreuse de 50 g/300 mm x 300 mm est imprégnée de 150 g du vernis de l'exemple 2 et séché. On traite ainsi quatre couches et on les superpose et l'ensemble est chauffé dans un moule pendant 30 mn à 140"C pour être transformé en mousse et durci, on obtient ainsi un matériau mousse de construction ayant une densité apparente- de 0,16. EXEMPLE 4 Résine phénolique type Novolac 100 parties Hexaméthylènetétramine - 15 parties dînitropentaméthylènetétramine 5 parties agent tensio-actif 1 partie Les constituants ci-dessus sont mélangés pendant 10 mn dans un mélangeur à deux cylindres, un cylindre étant refroidi à l'eau et l'autre maintenu à 700C et le mélange est pulvérisé de façon à obtenir un mélange pulvérulent à base de résine. 45 g dudit mélange sont pulvérisés uniformément sur une nappe de fibres discontinues de 5 g/300 mm x 300 mm. Ensuite, la nappe ainsi traitée est "vibrée" pour faire pénétrer le mélange dans la totalité de la nappe et on la fait passer à travers deux cylindres chauds de pression à 1000 c. On superpose quatre plaques préformées ainsi obtenues et l'ensemble est chauffé entre 120 et 150"C pendant 30 mn pour être transformé en mousse et durci. Dans ce cas, on obtient un matériau mousse de construction ayant 2 une densité apparente de 0,03, une résistance à la flexion de 3,5 kg/cm2, une 2 résistance au choc de 0,6 kg/cm et une résistance à la traction de2,9 kg/cm EXEMPLE 5 On prépare un vernis en ajoutant 6 g de dinitropentaméthylènetétramine et 6 g d'un agent tensio-actif à 600 g d'une solution à 50 % dans l'alcool méthylique d'une résine phénolique type résol. Le vernis ainsi prépare sert à imprégner une nappe de coton fibreuse de 10 g/300 mm x 300 mm et ensuite on fait sécher ladite nappe.On superpose sept couches ainsi traitées et on chauffe l'ensemble dans un moule à 140 C pendant 30 mn pour le transformer en mousse et le durcir et on obtient ainsi un matériau mousse de construction ayant une densité apparente de 0,14 et une résistance 2 à la flexion de 31 kg/cm EXEMPLE 6 Résine d'urée pulvérisée 350 parties p-toluènesulfonylhydrazide 7 parties agent tensio-actif 7 parties chlorure d'ammonium 3,5 parties On mélange les constituants ci-dessus dans un broyeur à boulets ou à billes pour obtenir un mélange pulvérulent à base de résine. On projette de façon uniforme 45 g dudit mélange sur une nappe de coton fibreuse de 5g/300 mm x 300 mm et on superpose huit nappes traitées de cette manière.L'ensemble 2 est comprimé à 500C sous 20 kg/cm et est ensuite chauffé entre 120 et 1400C pour être transformé en mousse et durci. Le matériau mousse de construction 2 obtenu a une densité apparente de 0,16 et une résistance à la flexion de 27kg/cm. EXEMPLE 7 On disperse uniformément dans 700 g d'une solution aqueuse de résine d'urée 6 g de paratoluènesulfonylhydrazide, 6 g d'un agent tensio-actif et 3 g de chlorure dsammonium. Cette solution dispersée est utilisée pour imprégner six nappes de coton fibreuses de 10 g / 3OG mm x 300 mm et on fait sécher ces nappes. On superpose ces nappes et chauffe l'ensemble entre 120 et 140"C pour le transformer en mousse et le durcir et on obtient ainsi un matériau mousse de construction ayant une densité apparente de 0,15 et une résistance élevée à la flexion. EXEMPLE 8 Résine phénolique type Novolac 500 parties hexaméthylènetétramine 75 parties dinitrosopentaméthylènetétramine 10 parties agent tensio-actif 10 parties Les constituants ci-dessus sont malaxés pendant 10 mn dans un malaxeur à deux cylindres, un cylindre étant refroidi à l'eau et l'autre maintenu à 70"C et on pulvérise le mélange de façon à obtenir un mélange pulvérulent à base de résine. 50 g dudit mélange sont projetés uniformément sur une nappe de coton fibreuse de 5 g/300 mm x 300 mm et on traite huit nappes de la même manière. Ces nappes sont superposées et on comprime l'ensemble à 100"C sous 2 1 kg/cm pendant 3 mn. On applique sur une face du stratifié préformé analogue à une plaque ainsi obtenu une feuille décorative de résine mélamine de 0,6 mm et sur l'autre face unpapier imprégné d'une résine phénolique. On place cet ensemble complexe dans un moule et on le chauffe à 140"C pendant 20 mn pour le transformer en mousse et le durcir. Le matériau mousse de construction obtenu a des propriétés calorifuges, d'insonorisation et de résistance à la chaleuiexcellentes. EXEMPLE 9 On projette uniformément 45 g du mélange pulvérulent à base de résine préparé selon l'exemple 8 sur une nappe de fibres discontinues de 5 g/300 mm x 300 mm et on superpose 8 nappes traitées de la même manière pour former un stratifié. On applique sur les deux faces de l'ensemble des feuilles d'aluminium de 0,3 mm d'épaisseur et on comprime ensuite ensemble 2 à 100 C sous 1 kg/cm pendant 3 mn. La plaque complexe ainsi préformée est ensuite placée dans un moule et chauffée à 1400C pendant 20 mn pour être transformée en mousse et durcie. Le matériau mousse de construction obtenu est du type "en sandwich", et recouvert sur les deux faces d'aluminium et constitue un matériau de construction excellent. EXEMPLE 10 Résine phénolique type résol pulvérulente 100 parties dinitrosopentaméthylànediamine 4 parties agent tensio-actif 2 parties Les constituants ci-dessus sont malaxés dans un cylindre et le mélange est pulvérisé pour obtenir un mélange pulvérulent à base de résine. 50 g dudit mélange sont projetés uniformément sur une nappe de fibres de verre de 20 g/300 mm x 300 mm et l'on superpose quatre nappes traitées de cette manière. On applique sur une face de l'ensemble du papier d'amiante de 1 mm d'épaisseur et sur l'autre face du papier d'amiante décoratif de 1 mm d'épaisseur. Cet ensemble complexe est placé dans un moule et est chauffé à 140 C pendant 30 mn pour être transformé en mousse et durci. Le matériau mousse de construction obtenu constitue une structure en sandwich ingnifugée ayant des bonnes propriétés calorifuges et est très précieux comme matériau de construction. EXEMPLE 11 Résine d'urée pulvérulente 100 parties chlorure d'ammonium 1 partie paratoluènesulfonylhydrazide 2 parties agent tensio-actif 2 parties On mélange les constituants ci-dessus à l'aide d'un broyeur à billes pour obtenir un mélange pulvérulent à base de résine. 50 g dudit mélange sont projetés uniformément sur une nappe de fibres discontinues de rayonne de 5 g/300 mm x 300 mm. On superpose six nappes traitées de la même manière et lbn chauffe l'ensemble à 50"C, sous 2 2 kg/cm . On applique sur les deux faces de ce stratifié préformé analogue à une plaque des feuilles de contre-plaqués décoratives imprégnées de résine polyester et l'ensemble est placé dans un moule et chauffé à ÛO0C pour être transformé en mousse et durci. Le matériau mousse de construction obtenu est un magnifique ensemble en sandwich constituant un excellent calorifuge. EXEMPLE 12 On ajoute 6 g de. dinîtrosopentaméthylènetétramine et 6 g d'un agent tedio-actif à-400 g d'une solution à 50 % dans l'alcool méthylique d'une résine phénolique du type résol pour former un vernis. On utilise ce vernis pour imprégner quatre nappes de coton fibreux de 10 g/300 mm x 300 ma. Ces nappes sont superposées après séchage à 80 C pour former un stratifié. On applique sur les deux faces de cet ensemble des-feuilles décoratives de résine mélamine et l'ensemble est chauffé pendant 20 mn à 140"C pour être transformé en mousse et durci et on obtient ainsi un magnifique matériau mousse de construction de structure feuilletée. EXEMPLE 13 On projette uniformément 45 g du mélange pulvérulent de résine préparé dans l'exemple 8 sur une nappe de fibres de rayonne de 5 g/300 mm x 300 mm et on superpose 8 nappes traitées de la même manière. On applique sur les deux faces de cet ensemble des feuilles décoratives de résine de chlorure de vinyle de 0,1 mm d'épaisseur et l'ensemble est comprimé à 800C 2 sous 0,5 kg/cm2. Ensuite, l'ensemble complexe préformé semblable à une plaque est placé dans un moule et chauffé à 120du pendant 30 mn pour être transformé en mousse et durci, et on obtient ainsi un matériau mousse de construction comportant un revêtement. REVENDICATIONS 1. Procédé de production d'un matériau mousse de construction caractérisé en ce qu'il comprend l'aspersion ou l'imprégnation d'une couche constituée par une nappe fibreuse, dans laquelle les fibres ne sont pas liées entre elles, avec un mélange comprenant une résine thermodurcissable et un agent moussant qui dégage un gaz par chauffage, la pénétration dudit mélange s'effectuant dans la totalité de la nappe fibreuse et en ce qu'on soumet ensuite lesdites nappes ou plusieurs desdites nappes superposées à un traitement thermique poir transformer en mousse ledit mélange ayant pénétré dans la nappe et le durcir en même temps de façon que la nappe fibreuse se dilate et que la résine thermodurcissable transformée en mousse remplisse les espaces dilatés. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs desdites nappes sont superposées et préformées de façon à obtenir une nappe fibreuse en appliquant une pression suffisante à l'ensemble à une température inférieure à celle de transformation en mousse et à la température de durcissement du mélange à base de résine, avant ledit traitement thermique. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération d'application de matériau de revêtement sur plusieurs desdites nappes superposées si bien qu'après lesdits traitements thermiques, la masse fibreuse obtenue adhère audit matériau de revêtement. 4. Un matériau mousse de construction préparé par un procédé selon l'une des revendications 1 à 3 ci-dessus.