Brevet FR2067049A1 — publié le 19710813

-1 - 2067049 Les matières plastiques mousse à structure essentiellement à cellules ouvertes ont acquis une importance particulière comme produits industriels intermédiaires et finals. On les utilise, par exemple, à l'état plus ou moins imprégné pour former un produit d'étanchéité. Un autre domaine d'ap-5 plications dans lesquelles on les utilise est celui de matériau support pour dispositifs de sûreté dans les cuves à mazout dans lesquelles elles forment une entretoise entre la paroi de la cuve et une feuille revêtant cette dernière, des appareils indicateurs étant montés dans l'intervalle constitué par la structure à cellules ouvertes et émettant des signaux d'avertissement 10 qu'ils transmettent à un poste convenable lorsque la feuille cesse d'être étanche. Les matières plastiques mousse à structure essentiellement à cellules ouvertes doivent avoir une résistance mécanique suffisante, de par leur nature propre dans cette application, ainsi que dans d'aat.res applications possibles. 15 Différents procédés de réalisation de matières plastiques mousse à structure essentiellement à cellules ouvertes sont connus. Les mousses de polyuréthane,dont les cellules sont fermées à la suite du processus de fabrication,subissent un traitement auxiliaire à l'aide d'agents d'hydrolyse tels que la lessive de soude diluée aqueuse ou alcoolique et aqueuse, puis 20 elles sont ensuite éventuellement neutralisées ( voir par exemple le brevet de la République Fédérale d'Allemagne N° 1 036 515)» Ce procédé consiste à détruire chimiquement et à dissoudre une partie de la résine et, de préférence ,les cloisons minces des cellules de la mousse. Ces procédés ont toutefois l'inconvénient que la destruction ne se limite pas aux cloisons des cellules, 25 mais attaque également la structure cellulaire et diminue considérablement la résistance mécanique de la mousse. La mollesse de ces produits leur permet, certes, d'être utilisés par exemple comme rembourrages dans l'industrie textile ; leur faible résistance les empêche toutefois, en général, d'être utilisés comme matière de support ou d'entretoisement. D'autres procédés consis-30 tent à soumettre les mousses à un traitement thermique destiné à éliminer par fusion les parois minces des cellules (voir par exemple le brevet de la République Fédérale d'Allemagne N° 915 033)» Ce procédé a toutefois l'inconvénient que la température doit être réglée avec précision afin que les cloisons minces soient seules à être éliminées par fusion et que la structure 35 cellulaire ne fonde pas en s'agglomérant. Ce genre de procédé a également l'inconvénient de ne permettre de traiter que des plaques relativement minces, car on sait que les matières plastiques sont des produits mauvais conducteurs de la chaleur et donc, que le rayonnement thermique ne peut pas pénétrer profondément dans la mousse. On a suggéré d'éviter cet inconvénient (voir par exemple le brevet des Etats-Unis d'Amérique N0 3 051 885) par traitement des mousses au moyen d'un courant d'air chaud, dont la vitesse de circulation est plus ou BAD Orv~'*"vL 40 70 39990 - 2 - 2067049 moins grande» H est, certes possible de traiter ainsi des plaques relativement épaisses de matière plastique, mais les applications de ce procédé sont également limitées, ca^La destraction des cloisons des cellules en profondeur est trop lente, la structure subsistant dans les zones extérieures subit un chauffage trop long et 5 donc les cellules fondent en adhérantes unes aux autres ou en s1 agglomérant. Une pression trop forte du courant d'air chaud risque aussi d'endommager l'ensemble de la structure cellulaire. On a finalement suggéré de traiter les produits mousse de structure essentiellement à cellules fermées en éliminant par fusion au moins une partie des membranes des cellules à l'aide de pression et de tenrpé-10 rature élevées (voir par exemple le brevet belge N° 644 384 et la demande correspondante de brevet de la République Fédérale d'Allemagne H° P 15.04 096.7 du 6 mars 1964 déposée par CHEMOTRONICS INC., ainsi que le brevet des Etats-Unis d'Amérique îï° 3 175 025). Ce procédé consiste.à placer le produit mousse dans une chambre capable d'être mise sous vide,à évacuer cette 15 chambre, à y introduire un mélange de matière oxydante et combustible, en particulier un gaz détonnant et à allumer ce mélange par une étincelle. Il faut toutefois traiter préalablement le produit mousse pour déchirer une grande partie des cloisons des cellules afin que le gaz détonnant puisse également pénétrer à l'intérieur de la matière cellulaire pour y produire aussi une onde de chaleur et de pres-20 sion lors de l'explosion dudnélange gazeux. En l'absence de ce traitement préliminaire, les pores du produit mousse ne sont ouverts que partiellement. Par ailleurs, ce procédé a l'inconvénient notable de nécessiter des récipients fortement armés ou d'obliger d'opérer à l'air libre, car on sait que l'explosion du gaz détonnant produit une onde de pression d'amplitude considérable. L'onde de près-25 sion est èxtrêmement forte et détruit le produit mousse et, en conséquence, on a tenté d'améliorer ce procédé en empêchant la formation et la propagation des ondes de pression qui détruisent le produit mousse (voir le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3 456 047)» La mise préalable sous vide nécessaire à tous ces procédés est toutefois coûteuse et longue, finalement, un mauvais réglage risque 30 de carboniser partiellement la surface du produit mousse. Selon une particularité essentielle du procédé de l'invention permettant de réticuler correctement des matières plastiques mousse à cellules entièrement ou partiellement fermées et de produire ainsi des matières -plastiques mousse à pores entièrement ouverts, le produit à traiter est placé soit- entre une paire 35 d'électrodes et une paroi réfléchissant des ondes de choc de vitesse et d'énergie suffisantes, soit entre deux paires de telles électrodes et une décharge électrique haute tension de capacité suffisante est produite entre les électrodes de charge. La pièce de matière mousse à traiter est placée, de préférence, entre une , _ ^ avantageux de l'invention paroi reflechissante et une paire d'électrodes.Selon un mode de mise en oeuvre/ ©AD original 70 39990 - 3 - 2067049 un fil mince ou un treillis métallique fin, ou encore une feuille métallique mince relie les électrodes de charge. Selon une autre particularité avantageuse dtt procédé de l'invention, le traitement est effectué sous l'eau, l'onde de ehoe émise par la 5 décharge étant, d'une part, transmise à la pièce de matière- mousse à traiter avec une intensité accrue, c'est-à-dire avec réduction de la perte d'énergie et, d'autre part, étant absorbée et essentiellement amortie par la masse d'eau entourant la pièce. Le procédé consistant à déformer des pièces à L'aide d'ondes 10 de choc telles que celles qui sont émises par une décharge électrique haute tension entre deux électrodes de charge est connu. Ce procédé a* été appliqué antérieurement à la déformation de métaux. L'intensité de l'onde de choc permet de refouler des plaques métalliques relativement épaisses pour leur conférer la forme voulue et une matrice convenable disposée sur l'envers 15 de la plaque métallique permet de transformer celle-ci en un tamis pouvant même avoir des mailles relativement fines. On a découvert, de manière surprenante, que l'onde de choc du procédé de l'invention ne détruit ni déforme l'ensemble de la pièce de matière plastique, en particulier à proximité de l'endroit de la décharge, mais élimine sélectivement et entièrement les cloi-20 sons des cellules. Par ailleurs, on sait que l'intensité de l'onde de choc subit un affaiblissement relativement fort avec la distance au lieu d'émission et pourtant, des pièces même épaisses de matière mousse peuvent être transformées de manière surprenante régulièrement et correctement en produits mou-se à cel,lni es ouvertes. Ces observations sont d'autant plus surprenantes que 25 l'explosion, par exemple de mélanges d'hydrogène et d'oxygène, des procédés antérieurs attaque l'ensemble de la structure de la matière mousse. Le procédé de l'invention a encore des avantages notables sur le procédé antérieur par lequel une explosion d'un mélange de gaz détonnant dégage de la chaleur et produit une compression. D'une part, le procédé de 30 l'invention est considérablement moins dangereux, car il est mieux contrôlable et permet de prendre les mesures de sécurité nécessaires. D';autre part, il ne nécessite aucun récipient lourdement armé et résistant à la pression et il n'a pas à être mis en oeuvre à l'air libre. Par ailleurs» les matières plastiques mousse n'ont à subir aucun traitement préalable destiné à la des-35 truction de la majeure partie deleurs cellules,afin que l'agent de traitement, c'est-à-dire le gaz détonnant, puisse également pénétrer à l'intérieur du produit. De plus, l'opération de longue durée de mise sous vide du récipient de traitement est supprimée, de sorte que le traitement selon l'invention est beaucoup plus rapide. Ce dernier ne risque pas de carboniser ou de déformer kO certaines parties de la structure du produit mousse. La source de l'onde de choc de vitesse et d'énergie élevées 70 39990 _ lf _ 2067049 provoquant- la réticulation du produit mousse peut être disposée géométriquement de diverses manières par rapport à ce dernier. IL est possible, par exemple, de placer la pièce de produit mousse dans un tube d'acier de type . V2A, de manière qu'elle présente un passage central, de disposer, de part 5 et d'autre du tube yieux électrodes de charge et de les relier par un fil mince le long duquel la décharge a lieu. En variante, le produit de matière mousse peut être placé dans un récipient d'acier du type V2A, de surface lisse, dont les dimensions correspondent sensiblement à celles de la pièce et dont un côté est fermé, tandis que l'autre est muni d'un couvercle, sur la surface 10 duquel les deux électrodes de charge sont placées. H n'est pas nécessaire, dans ce cas, de relier les électrodes de charge par un fil, un treillis ou une feuille métallique. H suffit aussi de placer la pièce de matière mousse devant subir le traitement dans un récipient relativement grand et de disposer le réflecteur d'un côté et les électrodes de charge, de l'autre. Selon 15 un mode de mise en oeuvre particulièrement avantageux, la pièce de matière mousse est placée dans un récipient métallique de dimensions telles qu'elle le remplit à peu près complètement, les électrodes de charge étant disposées dans une cavité du couvercle du récipient. La cavité a, avantageusement^ la forme d'un miroir hyperbolique, sa surface est lisse et les électrodes de 20 charge sont disposées de manière à produire l'onde de choc pratiquement au foyer du miroir hyperbolique. H est particulièrement avantageux que la cavité ne soit reliée à la chambre de traitement proprement dite que par un petit passage central fermé par une membrane métallique. Malgré cette séparation de la source de l'onde de choc et du produit de matière mousse à traiter, 25 l'ouverture des cellules, c'est-à-dire la réticulation du produit est complète et correcte. La chambre de traitement et/ou la chambre dans laquelle l'onde de choc est produite, conformément au procédé de l'invention, peut également être placée sous une faible dépression ou en surpression convenable. Par 30 ailleurs, le volume dans lequel le produit mousse est placé peut également être rempli d'autres gaz que l'air. H est possible ainsi de conférer certaines caractéristiques de surface au produit mousse réticulé. Les exemples suivants permettront de mieux comprendre l'invention, sans toutefois la limiter dans son cadre, ni dans son esprit. 35 Exemple 1. Une pièce de mousse de polyuréthane d'environ 100 cm de longueur et d'environ 40 cm de diamètre est placée dans un tube d'acier de type V2A de diamètre correspondant et dont la surface intérieure est polie. Un fil de constantan est, tiré dans un passage central de 4 cm de diamètre de la pièce ^ de matière mousse. Les extrémités du fil sont fixées à deux électrodes de charge reliées de leur côté à une installation haute tension. Un redresseur haute 70 39990 - 5 - 2067049 tension charge les condensateurs de choc de l'installation à 20 kV. Le temps nécessaire à la charge est d'environ 30 s. Un dispositif convenable d'amorçage produit la décharge électrique entre les électrodes de charge. La pièce obtenue de matière mousse est entièrement à cellules ouvertes. 5 Exemple 2. Une pièce parallélépipédique de mousse de polyuréthane d'environ 150 x 100 x 35 cm» à cellules essentiellement fermées et à densité de 32 kg/m^ , sortant directement du processus de moussage, est placée entre deux feuilles minces de constantan,dont chacune des extrémités est reliée à une électro-10 de de charge. Un courant électrique de tension et de capacité convenables est appliqué,comme dans 1'exemple 1 , aux électrodes et ainsi une décharge électrique est produite des deux c3tés de la pièce de matière mousse. Le produit obtenu est pratiquement entièrement à cellules ouvertes. Exemple 3. 15 Le processus de l'exemple 1 est répété, mais le dispositif est placé dans un récipient dont l'extrémité supérieure est ouverte et qui est rempli d'eau. Le produit mousse obtenu est entièrement à cellules ouvertes. Exemple 4. Une feuille enroulée de matière mousse de 0,5 cm d'épaisseur est 20 insérée dans un tube tel que décrit dans l'exemple 1 et la réticulation est effectuée de la manière décrite dans cet exemple. La feuille obtenue a une structure à squelette complètement ouvert. Exemple 5. Une pièce parallélépipédique de mousse de polyuréthane d'environ 25 250 x 100 x 35 cm à cellules essentiellement fermées, sortant directement du processus de moussage, est placée dans un récipient d'acier de type V2A de dimensions correspondantes, à surface lisse. L'une des surfaces en bout du récipient comporte un trou sur lequel un petit récipient, dont la surface intérieure a une section en hyperbole, est fixé par des brides. Cette surface 30 intérieure est polie. Une membrane métallique ferme le trou. Deux électrodes de charge sont placées dans ce récipient, de manière que l'intervalle qui les sépare se trouve sensiblement au foyer du miroir hyperbolique formé par sa surface intérieure. Les électrodes de charge sont reliées à une installation haute tension. Un redresseur haute tension charge les condensateurs de 35 choc de l'installation à 20 kV. La puissance d'accumulation est de 22 kW . Le teirçps nécessaire à la charge est au maximum de 30 secondes. Un dispositif convenable d'amorçage produit la décharge électrique entre les électrodes de charge à une intensité de 600 kA. La pièce obtenue de matière mousse est entièrement à cellules ouvertes. 40 Exemple 6. Le processus de réticulation de l'exemple 5 est répété, mais 70 39990 _ 6 - 2067049 de l'air à une surpression de 1 bar est refoulé dans la chambre contenant les électrodes de charge. Le produit est une mousse incolore d'éther de polyuréthane, dont la densité apparente est de 30 kg/ m et dont l'indice de porosité est de 28 pores par centimètre. Une décharge produite entre les 5 électrodes de charge à la suite de la charge des condensateurs de choc à environ 15 kV sous une puissance d'accumulation de 9 kW produit la réticulation complète de la pièce de matière synthétique mousse. Cette pièce ne subit aucune coloration. Exemple 7. 10 Le processus de réticulation de 1'exemple 5 est répété, mais le récipient contenant les électrodes de charge est rempli d'eau. H suffit d'une charge des condensateurs de choc à environ 12 kV pour que la décharge produite entre les électrodes de charge provoque la réticulation totale de la pièce de matière synthétique mousse. 15 Exemple 8. Le processus de réticulation de 1'exemple 5 est répété, mais la pièce sur laquelle l'essai est effectué est un bloc parallélépidédique de mousse de polyuréthane d'environ 150 x 100 x 35 cm et les vides à l'intérieur du récipient de traitement sont renç>lis d'eau. La pièce de produit 20 mousse obtenue à la suite d'une décharge sous une puissance d'accumulation de 22 kW est entièrement à cellules ouvertes. Exemple 9. Le processus de l'exemple 5 est répété sous 20 kW sur un bloc de mousse semi-rigide de polyuréthane d'une densité apparente de 32 kg/ v? 25 et d 'un indice de porosité de 12 pores par centimètre. Le produit obtenu est entièrement réticulé. H va de soi que l'invention n'a été décrite qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. 70 39990 - 7 - 2067049 REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de matières mousse à cellules entièrement ou partiellement fermées, caractérisé en ce que la pièce traitée est placée soit entre deux électrodes, d'une part, et une paroi réfléchissant 5 les ondes de choc à vitesse élevée et à forte énergie, d'autre part, soit entre deux paires d'électrodes et une décharge électrique haute tension de capacité suffisante est produite entre les électrodes de charge, de manière qu'une onde de choc de vitesse élevée et de grande énergie soit ainsi créée. 10 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement aux ondes de choc est réalisé entre des électrodes de charge reliées par un fil fin, un treillis métallique fin ou une feuille métallique mince. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le traitement est effectué sous l'eau. 15 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le produit traité est une pièce de mousse de polyuréthane .