Brevet FR2039303A1 — publié le 19710115

-1 - 2039303 La présente invention concerne un procédé de fabrication en continu de mousses de polyamides par polymérisation ionique de lactames. On sait que l'on peut fabriquer des mousses de poly-5 amides par polymérisation ionique de lactames. Dans ce procédé, on mélange les lactames avec un catalyseur alcalin, un activateur et éventuellement un agent gonflant et l'on chauffe le mélange à la température de polymérisation. La polymérisation et la formation de mousse ont alors lieu simultanément. Si 1'activateur 10 utilisé est un isocyanate, il n'est pas nécessaire d'ajouter un agent gonflant séparé, étant donné que 1'isocyanate sert à la fois d'activateur et d'agent gonflant. On sait également que l'on peut préparer des mousses de polyamides à l'échelle industrielle en introduisant un courant du lactame fondu et du catalyseur à 15 partir d'un récipient, ainsi qu'un courant de lactame fondu et d'un activateur venant d'un autre récipient, dans un appareil de mélange approprié dans lequel ils sont mélangés, le mélange étant ensuite transformé en mousse dans des moules chauffés d'une manière appropriée. 20 Les procédés connus antérieurement présentent un incon vénient du fait qu'ils ne peuvent être utilisés pour la fabrication en continu de mousse. La mousse doit être formée en charges discontinues dans des moules individuels, si bien qu'il est souvent impossible de réaliser une fabrication économique. 25 A présent, on a trouvé un procédé de fabrication en continu de mousses de polyamides en transformant, en mousse, un mélange d'un lactame, d'un catalyseur, d'un activateur et éventuellement d'un agent gonflant supplémentaire, ce mélange pouvant être transformé en mousse, tandis qu'il est polymérisable par 30 voie ionique5 ce procédé est caractérisé en ce qu'on applique le mélange à une pellicule support placée sur une courroie transporteuse rotative, la polymérisation et la transformation en mousse étant effectuées sur cette pellicule support, tandis que le bloc de mousse sans fin obtenu est traité de façon connue en utilisant 35 un dispositif à rouleaux transporteurs. Il est très surprenant de constater que la polymérisation et la transformation en mousses puissent être effectuées 70 14037 - 2 - 2039303 parfaitement de la sorte et que les mousses obtenues ont une structure extrêmement uniforme, ûtant donné que le début de la polymérisation et de la formation de mousse est invariablement précédé d'une certaine période d'amorçage au cours de laquelle 5 le mélange transformable en mousse est en un état très fluide, on ne pouvait prévoir qu'il serait possible d'obtenir une mousse uniforme de la sorte. Le procédé adopté pour la mise en oeuvre de la présente invention sera décrit ci-après en se référant au dessin annexé. 10 Une courroie transporteuse 1 tourne sur des rouleaux 2 et 3. Une pellicule support est amenée continuellement du rouleau 4 et elle est amenée à la forme d'une cuvette (en double L) par un appareil approprié. La masse fondue de lactame liquide est amenée au point 5. La courroie transporteuse à laquelle est 15 appliquée la matière, passe ensuite par une chambre de chauffage G dans laquelle la masse fondue est chauffée à la température de polymérisation, soit une température de 120 à 200°C et ainsi, la masse fondue est polymérisée et transformée en mousse pour former une bande ou un bloc de mousse. Le dispositif collecteur de mous-20 se finie est situé à l'endroit des rouleaux transporteurs 7 et cette mousse peut être soumise à un façonnage complémentaire au point 8 par des procédés appropriés de découpage avec enlèvement de copeaux, par exemple par sciage, découpage ou rabotage. Les rouleaux transporteurs peuvent avoir la forme de rouleaux de 25 calandre ou de rouleaux profilés. La courroie rotative peut être réalisée avec n'importe quelle matière résistant à la chaleur et aux produits chimiques, par exemple l'acier, le caoutchouc de silicone ou le caoutchouc fortement renforcé. La courroie est avantageusement inclinée de quelques 30 degrés, de préférence de 1 à 3°, dans la direction 7, de sorte que la masse fondue de lactame se trouvant sur la bande sera toujours contiguë à la matière polymérisée et transformée en mousse. La vitesse de la courroie peut être réglée continuellement et elle dépend de la durée réactionnelle de la masse fondue 35 de lactame. La pellicule support utilisée peut être une feuille métallique telle qu'une feuille d'aluminium ou une feuille com- 70 1^037 - 3 - 2039303 * posite d'aluminium et de papier ou encore un papier couché, par exemple un papier couché de silicone. On peut également employer des feuilles de résines synthétiques résistant à la chaleur et aux produits chimiques, par exemple des feuilles de polyester 5 ou de polyamide. La température réactionnelle d'environ 120 à 200°C requise dans la chambre de chauffage 6 est obtenue au moyen de barres de cuisson ou de radiateurs à l'infrarouge. La distance entre les radiateurs et la surface de la masse fondue de lactame 10 ou de la mousse de polyamide peut varier suivant la hauteur de la mousse et la température. La courroie est préchauffée à environ 100°0 avant d'y appliquer la masse fondue. Les lactames appropriés pour ce procédé sont des lactames comportant plus de 4 termes cycliques, par exemple la pyrro-15 lidone-(2), le caprolactame, le caprylolactame» 11oenantholactame, le lauryl-lactame ou éventuellement leurs produits de substitution C oui Comme catalyseurs, on peut employer bon nombre des composés alcalins utilisés pour la polymérisation ionique activée, 20 par exemple l'hydrcxyde de potassium, le cyanure de sodium et, en particulier, le borohydrure de sodium. En outre, comme catalyseurs 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, 25 l'acétate de potassium et le stéarate de sodium. Les activateurs appropriés sont, en particulier, les isocyanates et les produits d'addition d'isocyanates avec des lactames. Si l'on emploie ces derniers, on ne doit ajouter aucun autre agent gonflant. De préférence, on emploie des diisocyanates 30 aliphatiquès ou aromatiques tels que 1 'hexaméthylène-l5.6-diiso-cyanate ou le toluylène-2,4-diisocyanate. • Ce procédé est avantageusement utilisé pour la fabrication en continu de mousses de polycaprolactame. On a trouvé qu'un mélange de borohydrure de sodium et d'hexaméthylëne-diiso-35 cyanate était un système catalyseur/activateur particulièrement approprié. ' 70 14037 - 4 - 2039303 Dans ce procédé, on peut également ajouter, au mélange transformable en mousse, des additifs habituels tels que des stabilisants, des régulateurs de pores, des colorants, etc. L'exemple suivant illustre l'invention d'une manière 5 plus détaillée sans cependant la limiter. Exemple Dans deux réservoirs de stockage (I) et (II), on pèse chaque fois 100 kg de caprolactame sec. Dans le réservoir (I), on introduit 480 g de borohydrure de sodium comme catalyseur et, .0 dans le réservoir (II), on introduit. 7,2 litres d'hexaméthylène-diisocyanate comme activateur. En outre, dans le réservoir (II), afin de réduire la tension superficielle du lactame, on introduit 0,1% en poids d'un stabilisant de silicone "L 520" ("Union Carbide"), en se basant sur la quantité totale de caprolactame et, 5 dans le même réservoir, comme agent de nucléation, on introduit 0,2y. en poids de "Aerosil COK 84" ("DEGUSSA" ). On règle une courroie rotative, sur laquelle est placée une feuille support en aluminium en forme de double L, à une vitesse de décharge de 100 m/heure. On verse le lactame sur la bande à raison d'environ 0 10 kg par minute. De la sorte, on obtient une bande de mousse de 400 mm de large et de 100 mm de haut. La mousse de polyamide obtenue a une densité apparente de 150 kg/m3. La durée de séjour dans la chambre de chauffage 6 est d'environ 2 minutes, l'expansion en mousse étant achevée après une minute. La période res-5 tante sert à la cuisson. Au point 8, la mousse est découpée aux dimensions requises au moyen d'un appareil de découpage. 70 14037 - 5 - 2039303 E E ? E H D I C i I I 0 I S 1.- Procédé de fabrication de mousses de polyamides, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer, à une pellicule support mobile, un mélange d'au moins un iactame, un catalyseur 5 et un activateur, ce mélange étant transformable en mousse et polymérisable par voie ionique, puis soumettre le mélange se trouvant sur la pellicule à des conditions le polymérisant et le transformant en mousse et ensuite retirer le polyamide ainsi formé. 10 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange comprend également un agent gonflant supplémentaire. 3.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le catalyseur est le borohydrure de 15 sodium. .4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on emploie l'hexaméthylène-l,6-diiso-cyanate comme activateur et agent gonflant. 5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 20 là 4caractérisé en ce que le lactame utilisé est le caprolactame. 6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5S caractérisé en ce qu'on dissout l'activateur dans une portion du lactame et en ce qu'on dissout le catalyseur dans l'autre 25 portion, les deux portions étant mélangées immédiatement avant la réaction. 7.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on transforme le mélange en mousse et en ce qu'on le polymérise à 120 - 200°C. 30 S.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 1, caractérisé en ce que la pellicule support utilisée est une feuille d'aluminium. S.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 a S, caractérisé en ce qu'on transporte la pellicule support 35 sur une courroie transporteuse. 70 14037 - 6 - 2039303 10.- Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la courroie est inclinée vers l'extrémité à laquelle la mousse est retirée. 11.- Procédé suivant la revendication 1, en substance 5 comme décrit ci-dessus. 12.- Procédé suivant la revendication 1, en substance comme décrit en se référant au dessin annexé. 13.- Mousses de polyamides obtenues par un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12.