Brevet FR2039301A1 — publié le 19710115

-1 - 2039301 1 La présente invention concerne un procédé de fabrication d'articles creux en mousses de polyamides par polymérisation ionique de laetames dans des moules tournant sur deux axes disposés verticalement l'un au-dessus de l'autre. 5 II est déjà connu de fabriquer des articles moulés en mousses de polyamides sous forme d'articles semi-finis "6els que des blocs, des panneaux, des bandes et des barres, ainsi grue sous forme d'articles finis, par polymérisation ionique d Un objet de la présente invention est de prévoir un procédé de fabrication d'articles creux en moussesde polyamides en formant une mousse d'un mélange de laetames, d'un catalyseur basique et d'un activateur, ce mélange pouvant être transformé 20 en mousses et polymérisé par voie anionique, cette transformation en mousses ayant lieu dans des moules. On réalise cet objet par un procédé caractérisé en ce qu'on introduit, dans un moule chauffé tournant sur deux axes disposés verticalement l'un au-dessus de l'autre, un mélange du lactame, du catalyseur basique et de 25 1*activateur, ce mélange pouvant être transformé en mousses et polymérisé par voie ionique à des températures comprises entre 120 et 200°C. Il est extrêmement surprenant de constater que, par ce procédé, on peut obtenir des articles creux dont les parois ont 30 une épaisseur uniforme avec une mousse d'une structure également uniforme sur toute là section transversale. G-râce à ce procédé, on peut également fabriquer avantageusement des articles creux tels que, par exemple, des bouteilles, des récipients et dés réservoirs. 35 Au lieu de faire réagir la masse fondue liquide réacti ve, on peut également effectuer le procédé en faisant réagir un mélange pulvérulent contenant tous les composants nécessaires 70 14034 - 2 - 2039301 pour la transformation en mousses et la polymérisation, ce mélange comprenant des laetames et des catalyseurs tels que le formi-ats de sodium ou le borohydrure de sodium et des activateurs solides tels que des produits d'addition de laetames et d'isocya-5 nates, par exemple les produits d'addition de 1 mole d'hexaméthy-lène-lj,6-diisocyanate et de 2 moles de caprolactame » On introduit cette poudre réactive dans le moule rotatif, puis elle fond dans le moule et se comporte ensuite à la manière d'une masse fondue normale de lactame. 10 Les vitesses de rotation des deux arbres rotatifs sont choisies de telle sorte que la force centrifuge reste inférieure à la force de gravitation. Les vitesses de rotation se situent dans l'intervalle de 1 à 30 tours/minute et elles dépendent des dimensions et de la forme de l'article creux. On obtient ainsi 15 des articles creux ayant une structure poreuse uniforme, ainsi qu'une surface extérieure lisse et fermée. La température régnant au cours de la polymérisation et de la transformation en mousses est réglée entre 120 et 200°C. Parmi les laetames appropriés pour ce procédé, il y a 20 les laetames polymérisables par voie ionique, par exemple 11 0(~ pyrrolidone, 1' £-caprolactame, 1'oenantholactame, le caprylo-lactame et le laurolactame ou leurs mélanges. De préférence, on emploie le caprolactame. De même, on peut éventuellement employer les produits de substitution C ou S 25 des laetames. Bon nombre des composés alcalins utilisés pour la polymérisation ionique activée, par exemple l'ïiydroxyde de potassium, le C3^anamide de sodium et, en particulier, le borohydrure de sodium, sont des catalyseurs appropriés. De même, comme cataly--30 seurs, on peut avantageusement employer des sels de métaux alcalins et alcalino-terreux d'acides carboxyliques faibles ayant une valeur supérieure à 3, par exemple le formiate de sodium, l'acétate de potassium et le stéarate de sodium. Parmi les activateurs appropriés pour le procédé de la 35 présente invention, il y a, en particulier, les polyisocyanates tels que l'hexaméthylène-l,6-diisocyanate ou le toluylène-2,4-diisocyanate ou encore leurs mélanges isomères. On peut égale 70 14034 - 3 - 2039301 ment employer des polyisocyanates masqués tels que le produit d'addition de deux moles de caprolactame avec 1 mole d'hexaméthy-lène-diisocyanate. Evidemment, au mélange de polymérisation, on peut éga-5 lement ajouter des additifs habituels tels que les stabilisants de mousse et des régulateurs de pores ou des charges, par exemple, le carbonate de calcium, la poudre d'aluminium, les fibres de verre et les pigments. Comparativement aux articles creux en polyamides qui 10 n'ont pas été transformés en mousses, les récipients obtenus par le procédé de la présente invention ont, pour un poids donné une plus forte épaisseur de paroi et, partant, une plus grande rigidité, la différence dépendant de la densité apparente de la mousse. 15 On peut régler la densité apparente de la mousse de polyamide dans un large intervalle, par exemple de 100 à 400 kg/m3 et, de préférence, de 150 à 300 kg/m3. On règle la densité apparente par Tan choix approprié de la na"ture et de la concentration du catalyseur et de 1'activateur employés. On obtient de hautes 20 densités apparentes, par exemple, par une combinaison de sels de métaux alcalins ou alcalino-terreux d'acides monocarboxyliqu.es tels que, par exemple, le formiate de sodium ou le benzoate de sodium et d'isocyanates difonctionnels tels que le toluylène-diisocyanate ou l'hexamëthylène-l,6-diisocyanate. On obtient de 25 faibles densités apparentes en utilisant des composés plus fortement alcalins tels que le borôhydrure de sodium avec les isocya-nates précités. Les exemples suivants servent à illustrer l'invention d'une manière plus détaillée sans cependant la limiter. 30 Exemple 1 Dans un moule de coulée rotatif, chauffé à 200°G, on verse 1000 g d'une masse fondue réactive de caprolactame préparée à partir de 0,4$ "en poids de borohydrure de sodium comme catalyseur et de 6/ en poids d'hexaméthylène-l,6-diisocyanate comme 35 activateur, les pourcentages étant basés, dans chaque cas, sur le mélange total, de même que 0,1^ en poids d'un, stabilisant de silicone "L 520" et 0,1/ en poids de poudre d'aluminium ("Mikro- 70 14034 - 4 - 2039301 fein") de "Merck", comme agent de nucléation. Le moule aune capacité de 15 litres et la forme d'un cône tronqué ayant les dimensions suivantes j D = 300, d = 200 et h = 360 mm. On met le moule en rotation, les vitesses de rotation des deux arbres étant 5 respectivement de 25 tours/minute et 10 tours/minute. La durée de la réaction et de transformation en mousse est d'environ 2 minutes. Après refroidissement, on retire, du moule, un article creux fermé en mousse de polyamide. Cet article a une surface fermée et la densité apparente de la mousse est de 150 kg/m.3, si 10 bien que l'on obtient une épaisseur moyenne de paroi de 15 nim. Un article creux du même poids et réalisé en polyamide non transformé en mousse, aurait une épaisseur de paroi d'environ 2 mm. Exemple 2 15 - On mélange mécaniquement 1000 g de caprolactame avec 7,5 g de formiate de sodium et 140 g d'un produit d'addition d'une mole d'hexaméthylène-l,6-diisocyanate et de 2 moles de caprolactame. On introduit ce mélange dans un moule de coulée rotatif chauffé à 200°C, comme décrit à l'exemple 1, puis on met le moule 20 en rotation, les vitesses de rotation des deux arbres étant respectivement de 25 tours/minute et de 10 tours/minute. Lorsque le procédé de transformation en mousse et de polymérisation est terminé, on obtient un article creux en mousse de polyamide d'une densité apparente de 300 kg/'m3> ce qui corras-25 pond à une épaisseur de paroi de la pièce moulée d'environ 7,5 mm. 70 14034 - 5 - 2039301 EETEHIICATIOilS 1.- Procédé de fabrication d'articles creux en mousse de polyamide en transformant, en mousse, dans des moules, un mélange de laetames, d'un catalyseur basique et d'un activateur, 5 ce mélange pouvant être transforme en mousse et polymérisé par voie anionique, caractérisé en ce qu'on introduit le mélange du lactame, du catalyseur basique et de 1'activateur, que l'on peut soumettre à une polymérisation anionique et à une transformation en mousse, dans un moule chauffé pouvant tourner sur-deux arbres- 10 disposés verticalement l'un, au-dessus de l'autre, ce mélange étant polymérisé et transformé en mousse à des températures comprises entre 120 et 200°C. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit le mélange dans le moule sous forme d'une masse 15 f ondue. 3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on -emploie un système d'un catalyseur et d'un activateur comprenant du Soroliydrure de sodium et de l'hexaméthylène-1,6-diisocyanate. 20 4.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit le mélange dans le moule sous forme pulvérulente. 5.- Procédé suivant la revendication 4» caractérisé en ce que le catalyseur utilisé est le formiate de sodium et en ce 25 que 1'activateur employé est le produit d'addition de 2 moles de caprolactame avec 1 mole d'hexaméthylène-diis'ocyanate. 6.- Procédé suivant l'une' quelconque des revendications 1 à 5i caractérisé en ce que la vitesse de rotation des deux arbres rotatifs est de 1 à 30 tours/minute. 30 7.- Procédé suivant l'une quelconque dés revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le lactame employé est le caproQiae— tame. 8.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7» caractérise en ce que la mousse de polyamide a une densité 35 apparente de 150 à 300 kg/m3. 70 14034 - 6 - 2039301 9=- Procédé de fabrication d'articles creux, en substance comme décrit ci-dessus en se référant aux exemples. 10.- Articles creux, fabriqués par un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9.