Brevet FR2018068A1 — publié le 19700529

La présente invention a trait à un procédé et-à des dispositifs pour appliquer une couche de mousse sur une surface désirée quelconque. Ladite couche de mousse se compose d'un corps polymère connu en soi du type contenant de l'uréthanne et/ou des dérivés d'urée bisubstitués chimiquement liés. Les techniques usuelles d'application par projection des mousses de polyuréthane comportent la projection sous pression avec ou sans apport d'air comprimé supplémentaire, en jet conique ou plat, du mélange réactionnel liquide. Il s'ensuit que la répartition quantitative du liquide ainsi appliqué par projection accuse de grandes différences d'un point à l'autre. En effet, il est inévitable que, lors de cette projection en jet conique ou plat suivant les techniques connues, une plus forte quantité de liquide est déposée dans la zone centrale que dans les zones périphériques du jet. C'est pour compenser ces différences de répartition dans la mesure du possible, quton réalise généralement un mouvement relatif entre le dispositif de projection et la surface à recouvrir, de manière que les différentes zones se recouvrent et que la couche ainsi déposée accuse partout une épaisseur différant le moins possible de la valeur moyenne.Toutefois, comme les susdits liquides moussants ont un facteur d'expansion très élevé, ce qui signifie que l'epaisseur de la couche durcie est un multiple de celle de la couche fraîchement déposée, les différences d'épaisseur qu'accuse cette dernière sont multipliées par ce facteur avec, comme conséquence, une couche de mousse irrégulière d'aspect fort peu esthétique. Cet inconvénient est encore plus grave dans le cas de revêtement par projection de corps profilés ou tridimensionnaux. On a également préconisé d'appliquer lesdites couches de mousse sur les surfaces désirées par vaporisation électrostatique. Suivant cette technique bien connue, souvent appelée "procédé au système à deux composants, un prépolymère à catalyz seur et un crosslinker sont mélangés, chargés et vaporisés. L'expérience montre toutefois que cette technique présente de nombreux incon#vénients, qui trouvent leur origine surtout dans l'emploi dudit prépolymère à catalyseur En effet, ce composant doit être préparé avec un soin extrême; sa conservation est très limitée et il accuse une grande viscosité. Or, cette préparation est très laborieuse exige une installation de mélange spéciale. De plus la grande viscosité provoque des difficultés lors du chargement électrostatique et de la vaporisation des deux composants mélangés, ce qui, dans la pratique, exclut tout réglage précis de ltépaisseur de la couche de mousse.L'emploi d'un prépolymère à catalyseur a, d'autre part, comme conséquence que la chaleur, qui se développe lors de la réaction exothermique des composants de ce prépolymère, se dissipe, de sorte que le durcissement de la mousse exige un apport de chaleur extérieure. Or, la présente invention se propose d'éliminer les susdits inconvénients des procédés connus d'application de mousses par projection. Elle vise à cet effet un procédé d'application d'une couche de mousse d'une substance polymère du type contenant de l'uréthane et/ou des dérivés d'urée bisubstitués chimiquement liés, ce procédé comportant les stades essentiels suivants: l'introduction séparée dans une chambre de mélange d'au moins trois composants, c'est-à-dire d'un ou de plusieurs polyisocyanates mélangés, d'un polymère contenant des donneurs de protons, et d'un ou de plusieurs catalyseurs, auxquels sont ajoutés, le cas échéant, un moussantdes stabilisateurs de mousse ou d'autres corps auxiliaires; le mélange et la chargement électrostatique de ces composants; et-la vaporisation du mélange réactionnel chargé ainsi obtenu, le jet du mélange vaporisé étant dirigé vers une surface conductrice ou rendue conductrice, mise à terre, et la durée totale du stade de mélange et de chargement étant inférieure au dit temps de crémage du mélange réactionnel. Suivant un mode d'exécution de l'invention, le susdit troisième composant est divisé en deux ou plusieurs parties, introduites séparément dans la susdite chambre de mélange, ce qui permet le passage pratiquement instantané de la f-abrication d'une sortie d'écume à une autre par le réglage individuel du débit de ces différentes parties. Ce système permet un réglage précis de l'épaisseur de la couche du mélange réactionnel contenant lessusdits composants chargés sur la surface désirée, et cela même-à des épaisseurs de 0,1 mm et moins. Le procédé selon ltinvention-permet entre autres le revêtement direct d'une matière textile d'une couche de mousse appliquée par projection, aimai que la fabrication de cuir artificiel ou d'autres produits de ce genre au moyen d'un dispositif supplémentaire ou par compression des cellules de la couche de mousse naissante par des moyens de compression appropriés. On sait que la fabrication des panneaux stratifiés dits panneaux composite comportant une couche de mousse entre deux couches de papier ou de carton, deux-feuilles métalliques, deux feuilles de bois de placage, etc., par les procédés connus présente également des difficultés surtout en ce qui concerne le réglage de la dilatation latérale du mélange moussant, qui exige des mesures spéciales donnant lieu à des difficultés d'ordre constructif et/ou provoquant des pertes non négligeables. Ces procédés connus se montrent, d'autre part, impuissants à former une couche de mousse d'épaisseur uniforme et d'éviter ainsi ltobtention de produits finis d'aspect irrégulier fort peu esthétique. Les caractéristiques et avantages de l'invention qui s'étend également aux équipements requis pour la mise en oeuvre du procédé en question, ressortiront plus clairement de la des cription détaillée suivante, illustrée par le dessin annexé, dont la figure 1 représente, de manière schématique, le procédé selon l'invention, ainsi qu'un dispositif pour sa mise en oeuvre; la figure 2 représente, de manière schématique, une coupe longitudinale d'un dispositif de mélange et de projection pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; lafigure 3 représente, de manière schématique, une coupe longitudinale d'un autre dispositif de mélange et de projection pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; et les figures 4 et 5 représentent deux traitements supplémentaires appliqués à la couche de mousse déjà formée mais pas encore durcie, caractérisés par une compression plus ou moins poussée de la mousse pour réduire ses vides inter- et intracellulaires. Comme le montre la figure 1, le procédé selon l'invention comporte les stades essentiels suivants: l'introduction séparée dans une chambre de mélange 1 d'au moins trois composants, c'est-à-dire d'un ou de plusieurs polyisocyanates durent mélangés, d'un polymère contenant des donneurs de protons, et d'un ou de plusieurs catalyseurs, auxquels sont ajoutés, le cas échéant, un moussant, des stabilisateurs de mousse ou d'autres produits auxiliaires; le mélange et le chargement électrostatique de ces composants; et la vaporisation du mélange réactionnel à charge électrique ainsi obtenu, le jet ainsi produit étant dirigé sur une surface conductrice ou rendue conductrice, mise à la terre et la durée totale dudit stade de mélange et de chargement étant inférieur au dit temps de crémage du milieu réactionnel. Lesdits composants sont envoyés vers ladite chambre de mélange à partir de leurs réservoirs 2, 2#, 2" ... par les conduites séparées 3, 3', 3"..., munies chacune d'une pompe doseuse 4, 4', 4"... Dans cette chambre, les composants en question sont intimement et homogènement mélangés et munis d'une charge électrostatique par un dispositif de charge 5. Les conduites d'alimentation 3, 3', 3"... sont isolées individuellement, comme le montre la figure 1 de manière schématique aux points 6, 6', 6"... L'ouverture de sortie de ladite chambre de mélange 1 se trouve en communication avec un appareil de projection ou de vaporisation 7, connu en soi et comportant essentiellement un disque commandé 8, un gicleur ou tout autre organe approprié de ce genre. Le mélange réactionnel liquide peut contenir les ingrédients suivants: a) un ou plusieurs polyisocyanates; b) une substance polymère, contenant des donneurs de protons, tels que des groupes hydroxyle, des groupes carboxyle des groupes amino- ou d'autres groupes de ce genre; c) un ou plusieurs catalyseurs, tels que des mono-, diou triamines, des sels métalliques, des composés d'étain organiques, etcetera; d) une association d'un excès de polyisocyanate et d'eau~et/ou d'un moussant, tel qu'un hydrocarbure halogéné, ayant pour fonction de donner un produit fini partiellement ou totalement cellulaire; e) un stabilisateur de mousse; f) des charges, colorants, pigments, extincteurs, etcetera. Les composants mentionnés sous a) et b) se trouvent dans des réservoirs séparés 2, 2', tandis que les composants mentionnés sous c) -f) se trouvent soit dans un réservoir commun 2, soit dans des réservoirs séparés. Cette dernière alternatif ve présente l'avantage de permettre une modification quasi instantanée de la composition du mélange réactionnel. La durée totale du stade de mélange et de chargement électrostatique doit etre inférieure au dit temps de crémage du mélange réactionnel. Comme le montre de manière plus détaillée la figure 2, ladite chambre de mélange 1 peut être équipée d'un mélangeur hélicoîdal 10 disposé autour d'un arbre creux 9 et dont lteffica- cité peut être augmentée par des nervures profilées 11, prévues à la paroi intérieure de la chambre 1. L'arbre creux 9 tourne dans des roulements à billes 12, prévus dans les parois terminales de la chambre 1 en question et parfaitement étanches à l'eus Un arbre 13, coaxial avec le susdit arbre creux 9 à 1'=v~ térieur duquel il est porté par des paliers et qu'il traverse de part et d'autre, porte à l'un de ses bouts le disque de projet tion 8. Les deux arbres 9 et 13 sont commandés par le moteur 14 par l'entremise des engrenages 15, 16 et 17, 18.Un contact à frottement 19 met 11 arbre creux 10 et le mélangeur hélicoidal 9 en communication avec la génératrice 5. La paroi de la chambre présente un certain nombre d'ouvertures de sortie 20 à l'arrière du disque de projection 8. Il est toutefois également possible que la chambre 1 débouche directement dans un gicleur 21, comme le montre la figure 3, ledit disque de projection et son système de commande étant alors superflus. Il va de soi que ces modes d'exécution du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention sont ici décrits à titre purement illustratif sans intention restrictive aucune. Les composants du mélange réactionnel et sa température au moment du chargement électrostatique sont choisis et réglés de telle manière que la viscosité du mélange, mesurée avec le viscosimètre de Brookfield à 200C, se trouve dans le domaine de 0,9 à 750 centipoises. Lorsque le mélange reac.lonnel accuse une viscosité trop élevée, celle-ci peut tre abaissée par l'addition d'agents appropriés , faisant, le cas échéant, également office de moussants pour la mousse en cours de polymerisatlon. On pourra à cet effet avoir recours à des drecaabueç halogénés. La température du mélange à appliquer par projection est de préférence réglée entre 15 et 500C. Pour adapter le temps de moussage du mélange à la nature de la surface à revêtir, c'est-à-dire pour éviter, par exemple, que le liquide y projeté dégoutte des surfaces verticales ou inclinées avant le début du processus de moussage, on pourra régler le pH et/ou la température ou bien modifier la teneur en catalyseurs et en stabilisateurs de mousse, ou encore choisir un excès stoechiométrique de polyisocyanate plus élevé. Pour tenir compte de la température de l'air ambiant en cas de dissipation trop rapide de la chaleur de la surface à revêtir d'une couche de mousse par projection, on pourra ajouter une quantité supplémentaire de catalyseurs au mélange réactionnel. Le chargement électrostatique du mélange peut avoir lieu avant, pendant ou après la vaporisation. Suivant un procédé connu en soi, le champ électrostatique engendré peut être employé pour provoquer et/ou favoriser la vaporisation. Des surfaces non conductrices se laissent également traiter par le procédé selon l'invention à condition de les revêtir au préalable d'une couche électroconductrice. Lorsque seulement des zones déterminées d'un objet doivent être recouvertes d'une couche de mousse par le procédé de l'invention, les autres zones pourront au préalable être traitées par un agent approprié empêchant l'adhérence de la couche de mousse et permettant son enlèvement facile. Le procédé selon l'invention permet ainsi l'application d'une couche de mousse impeccable, c'est-à-dire parfaitement uniforme et d'un aspect esthétique, à des surfaces extrêmement variées, telles que des toitures, réservoirs, parois, chambres de refroidissement, profilés-, etc., ainsi qu'à des pièces préfabriquées, telles que des ossatures de meubles, des matériaux tubulaires, filiformes ou en forme de barres, etcetera. Pour obtenir une bande de mousse, il suffit de choisir, en guise de couche de support, une matière à laquelle la mousse n'adore pas, ou bien une couche de support recouverte d'une telle matière, la couche de mousse étant finalement retirée du support après l'expansion et la stabilisation de la mousse. Cette couche de support pourra se présenter, par exemple, sous forme d'une bande transporteuse sans fin. Pour obtenir une surface revêtue d'une couche de mousse, telle qu'une matière textile, du papier, une surface métallique, du bois,etcetera, il suffit d'appliquer le procédé précédemment décrit, en mettant à profit le pouvoir d'adhérence propre dXla mousse pour faire adhérer la couche de mousse à la surface sousjacente. Cela permet une fabrication continue, particulièrement simple et efficace, de produits à couche de mousse de toutes dimensions - largeur et épaisseur - voulues.Il suffit, en l'occurrence , que la couche de support soit conductrice ou du moins rendue conductrice Il est également possible, en présence de mousses élastiques, de déformer ou de comprimer la couche de mousse 22, appliquée ou non à une couche de support 23, de manière permanente au cours du processus de durcissement, en comprimant au moyen de rouleaux calandreurs 24 ou d'une-bande c transport sans fin superposée les parois cellulaires formant la trame proprement dite de la mousse, de manière à réduire les vides intra- et intercellulaires et d'obtenir ainsi un produit plus dense et d'aspect feutré, mais dont la structure reste ouverte (figures4 et 5). Ces rouleaux calandreurs ou la bande de transport superposée permettent également l'impression d'un dessin dans la surface de la couche de mousse et de conférer ainsi à celle-ci par exemple un aspect gaufré, un aspect de cuir ou de bois, etcetera. En comprimant suffisamment la mousse de manière à réduire sensiblement la majorité des vides inter- et intracellulaires, on obtient un produit fini ayant la structure et l'aspect du cuir. Pour fabriquer des produits stratifiés dits composites, on peut avoir recours à toutes les installations connues employées à cet effet, à condition de les adapter de manière à pouvoir conférer une charge électrostatique au mélange vaporisé et projeté, comme décrit ci-dessus. Ces installations se laissent sensiblement simplifier en supprimant les dispositifs habituels pour régler la dilatation verticale et latérale de la mousse. Les avantages de la projection électrostatique selon la présente invention permettent toutefois qu'on slécarte fortement des techniques habituelles. C'est ainsi que, par exemple, deux couches de support peuvent d'abord etre munies d'une couche de mousse en toute position vertiade QU horizontale, après quoi leurs faces à couche de mousse sont appliquées l'une sur l'autre pendant la période de moussage. Cela permet, par exemple, l'incorporation entre les couches de mousse d'éléments, tels que des conducteurs électriques isolés, un réseau mRaL2pe,etcetena. Suivant un autre mode de mise en oeuvre du procédé en question, une couche de mousse peut être appliquée à une couche de support, la dilatation de la mousse étant limitée par voie mécanique suivant un dessin déterminé, soit pour obtenir un effet esthétique particulier, soit pour former des parties creuses destinées à loger des éléments de renforcement, des tubes, des conducteurs, etcetera. Une couche d'un mélange réactionnel, appliquée par projection sur une couche de support, peut ensuite être pressée sur la couche de mousse ainsi obtenue. La fabrication de panneaux stratifiés dits composites peut également s'effectuer à partir d'une surface recouverte d'une couche de mousse appliquée par projection par le procédé décrit ci-dessus, le pouvoir adhérent de la surface de mousse étant, lors de la fabrication, mise à profit pour y appliquer la couche de support supérieure. L'invention s'étend non seulement à tous les dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, mais également à tous les produits ainsi fabriqués. REVENDICATIONS. 1.- Procédé d'application sur toute surface voulue d'une couche de mousse d'une substance polymérisée du type contenant de l'uréthane et/ou des dérivés d'urée bisubstitués chimiquement liés, caractérisé en ce qu'il comporte les stades essentiels suivants: l'introduction séparée dans une chambre de mélange d'au moins trois composants, c 'est-à-dire d'un ou de plusieurs polyisocyanates dûment mélangés, d'un polymère contenant des donneurs de protons, et d'un ou de plusieurs catalyseurs, auxquels sont ajoutés, le cas échéant, un moussant, des stabilisateurs de mousse ou d'autres produits auxiliaires; le mélange et le chargement électrostatique de ces composants; et la vaporisation du mélange réactionnel ainsi obtenu, dont le jet est dirigé sur une surface conductrice ou rendue conductrice pour l'électricité et mise à la terre, la durée totale du stade de mélange et de chargement électrostatique étant inférieure au dit temps de crémage du mélange réactionnel. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les catalyseurs, l'association d'un excès de polyisocyanate et d'eau et/ou d'un moussant inerte et le stabilisateur de mousse sont introduits séparément dans ladite chambre de mélange. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que des charges solides ou liquides, des colorants, des pigments, des extincteurs ou d'autres produits auxiliaires sont introduits dans la chambre de mélange. 4.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la viscosité du mélange réactionnel, mesurée au moyen du v#iscosimètre de Brookfield à 2O0C, est maintenue dans le domaine de 0,9 à 750 centipoises. 5.- Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température du mélange réactionnel est maintenue dans le domaine de 15 à 600C. 6.- Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit mélange réactionnel est vaporisé de manière continue, le jet étant dirigé sur une surface en mouvement. 7.- Procédé selon la revendication #, caractérisé en ce que ladite surface est écartée de la couche de mousse après l'expansion et la stabilisation a cette dernière. 8.- Procédé selon la revendication s, caractérisé en ce que pendant la période de moussage du mélange réactionnel, la surface libre# & la mousse est, de manière connue en soi, systématiquement recouverte d'une couche adhérente. 9.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la couche de mousse est, avant son durcissement, soumise à une compression de telle manière à réduire considérablement les vides inter- et intracellulaires de la mousse. 10.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que deux surfaces en mouvement sont recouvertes d'une couche de mousse, les deux couches de mousse ainsi obtenues étant au cours de leur période de moussage, appliquées et pressées l'une sur l'autre avec leurs surfaces libres. 11.- Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que des éléments de renforcement, tels que par exemple un réseau métallique, sont disposés entre les deux couches de mousse avant que celles-ci soient appliquées et pressées l'une sur l'autre 12.- Procédé selon la revendication 6; caractérisé en ce que l'expansion de la mousse est localement limitée suivant un dessin prédéterminé. 13.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte essentiellement une chambre de mélange, des moyens pour l'introduction séparée dans cette chambre d'au moins trois composants, des moyens pour conférer une charge électrostatique à ces composants mélangés ou non, et des mns pour vaporiser les composants mélangés débités par ladite chambre de mélange. 14.- Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que chacun des moyens mentionnés en premier lieu comporte un réservoir et une condui#d'alimentation, chaque conduite d'alimentation étant munie d'une pompe doseuse. 15.- Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que chaque conduite d'alimentation est, en amont de ladite chambre de mélange, munie de moyens assurant son isolation élevé trique. 16.- Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce qu il est en outre combiné avec un dispositif de compression destiné à réduire# l'épaisseur de la couche de mousse avant son durcissement, localement ou intégralement et de manière permanente jusqu'à une valeur prédéterminée. 17.- Tout produit obtenu par la mise en oeuvre du procédé et avec les dispositifs selon une des revendications précédentes.