Brevet FR2077383A1 — publié le 19711022

lo 2077383 La présente invention concerne des pièces moulées en matériaux synthétiques, formées de plusieurs couches et comportant un noyau en matériau mousse ou expansé, qui sont connues é-galement sous l'appellation de pièces moulées rigidifiées, ou de 5 "sandwiches". Pour la fabrication de ces sandwiches, il est déjà connu d'enrober par moulage un noyau d'un ms.tériau mousse, en parti-• culier d'une mousse de résine artificielle, en lui appliquant une couche de recouvrement au moins sensiblement homogène, donnant de 10 la rigidité à l'ensemble. Ces pièces moulées, de poids relativement faible, trouvent de multiples applications, par exemple er. construction, comme portes, encadrements de fenêtres, panneaux ou cloisons, ou comme pièces en matière plastique dans de tous autres domaines, en particulier dans l'industrie automobile„ 15 Pour former le noyau expansé on a déjà proposé les ma tériaux les plus divers. On a utilisé pour le coeur des pièces des mousses, soit molles et flexibles, soit plus fermes, jusqu'aux mousses rigides. Ces mousses rigides de matériaux synthétiques sont par exemple les mousses des duroplastes tels eue les 20 résines phénolformaldéhyde„ A l'heure actuelle, une matière expansée particulièrement en faveur pour les besoins pratiques est la mousse de polyuréthanne» Cette mousse de polyuréthanne peut se présenter sous toutes les formes, de la plus souple à la plus rigide. Les mousses dures sont particulièrement intéressantes dans 25 la pratique. Pour constituer les couches homogènes de recouvrement en matériaux synthétiques, on a utilisé pratiquement les résines de polycondensation les plus diverses. Les résines particulièrement intéressantes sont à base de résines de polyesters non satu-30 rés, par exemple les résines polyesters insature© modifiées par le styrène ou des dérivés de l'acide acrylique ou méthacrylique. Il peut alors être intéressant ou souhaitable de réaliser des couches extérieures renforcées, par exemple par des éléments fibreux, en particulier par des fibres de verre, afin d'améliorer 35 les caractéristiques de résistance mécanique,, Ces sandv BAD ORIGINAL 71 02714 2. 2077383 L'utilisation de la chaleur dans l'opération de surmoulage du noyau expansé, non seulement abrège la durée de la réaction de formation de la couche externe, et donc le temps de séjour dans le moule, mais encore confère dés propriétés particu-5 lièrement désirables à la pièce terminée» Dans la réalisation de ce surmoulage à chaud de noyaux en mousse synthétique, en particulier en mousse de polyuréthanne, une importante difficulté est cependant apparue» Dans l'opération de surmoulage à chaud, les contraintes thermiques sur le noyau expansé conduisent plus ou 10 moins fréquemment à un écrasement indésirable de la mousse, ayant pour conséquences des- délaminages eu des éclatements du sand?/ich» Cet incident ne se produit pas forcément, mais est visiblement dépendant de 1'"histoire" antérieure du noyau expansé» Si par e-xemple l'on divise un gros bloc de mousse en petits noyaux, et 15 qu'on enrobe ceux-ci par surmoulage à chaud, certains de ces noyaux se délaminent après démoulage, et d'autres non. La raison en est apparemment la pression interne développée dans certains cas dans le matériau à plusieurs couches, due aux gaz dégagés par le noyau expansé lors du surmoulage à chaud. 20 Dans la pratique, on constate en outre que ces pièces moulées multicouches peuvent devenir fréquemment inutilisables si elles sont, au coxirs de leur emploi ultérieur, exposées à l'action de températures élevées. Même si la pièce multicouche a été initialement fabriquée de façon irréprochable, il se produit fa-25 cilement des détériorations de la couche externe de résine si la pièce est ultérieurement exposée à des températures élevées. C'est ainsi qué les toits de voitures automobiles peuvent atteindre sous les rayons solaires directs et dans des cas extrêmes des températures de l'ordre de 100°, pouvant conduire à la détériora-30 tion d'éléments moulés précédemment impeccables. L'invention a pour but d'éliminer les inconvénients ci-dessus, Elle est basée sur le fait qu'il est possible d'éviter les phénomènes indésirables apparaissant lors de la fabrication des pièces moulées multicouches ou de leur utilisation, en soumet-35 tant le noyau de matériau synthétique expansé, avant son enrobage par la couche externe et homogène de résine, à une température suffisamment élevée. On élimine ainsi par avance les réactions pouvant se produire par la suite lors de l'enrobage à chaud, sous pression ou de l'exposition de la pièce en usage à des températu-40 res élevées. BAD ORIGINAL 71 02714 3. 2077383 L'invention a donc pour objet une pièce moulée multicouches dans laquelle un noyau en une mousse de matière synthétique, en particulier une mousse rigide, est enrobé par moulage dans une couche homogène d'une matière synthétique, cette pièce 5 étant caractérisée en ce qu'elle comporte un noyau expansé ayant été chauffé au moins aux températures les plus élevées développées au cours de l'opération d'enrobage ou dans l'utilisation de la pièce. Le noyau de la pièce moulée suivant l'invention peut en particulier être formé d'une mousse rigide de polyuréthanne. La 10 densité préférée de la mousse rigide de polyuréthanne est comprise entre environ 0,080 et 0,350» La matière préférée pour la couche continue ou homogène de résine synthétique est un matériau à base de résine polyester non saturée, avantageusement renforcé par des fibres0 15 La fabrication de la pièce moulée multicouches conforme à l'invention, fabrication qui constitue un autre objet de l'invention, est caractérisée en ce que l'on chauffe un-noyau préformé, en particulier en une mousse synthétique rigide, et de préférence en mousse rigide de pôlyuré-thanne, au moins jusqu'aux tem-20 pératures les plus élevées devant apparaître dans l'opération postérieure de surmoulage et dans l'utilisation de la pièce, le noyau étant ensuite enrobé ou surmoulé de façon connue dans une couche de résine synthétique» D'ailleurs, l'évolution thermique antérieure du noyau en matériau expansé contribue également en 25 général au but de l'invention» En effet, des études méthodiques sur les noyaux expansés ont conduit au résultat inattendu que ce sont essentiellement les zones extérieures du noyau qui sont responsables des réactions ultérieures indésirables se produisant lors du surmoulage ou de l'utilisation avec contrainte thermique» 30 La réaction de formation du polyuréthanne est une réaction exothermique» Lors de la formation de la mousse du noyau, la partie interne de la mousse atteint fréquemment des températures si élevées qu'elles dépassent les températures limites qui seront atteintes ensuite au surmoulage ou à l'utilisation du produit. Ce-35 pendant, on doit s'attendre à des difficultés, en particulier du fait de 1'échauffement insuffisant des couches externes du matériau» Un objet de l'invention est par suite de soumettre à un traitement thermique préalable ces couches extérieures insuffisamment préchauffées du matériau. L'invention est donc spécialement 40 importante pour les pièces moulées, dans la fabrication desquel 71 02714 4. 2077383 les un noyau expansé isolé, préparé à l'avance individuellement dans un moule, est ensuite surmoulé par une couclie d'une résine synthétique „ Il suffit généralement de soumettre le noyau de mousse 5 à la température maximale choisie pendant quelques minutes. Une durée de 5 à 15 minutes environ convient particulièrement pour ce prétraitement thermique. Un prétraitement plus prolongé n'est en général pas nuisible. Conformément à l'invention, il est tout particulièrement indiqué d'effectuer simplement ce prétraitement 10 thermique en même temps que la fabrication des noyaux de mousse synthétique dans des moules chauffés. Ces moules sont donc de préférence chauffés au moins à la température la plus élevée qui sera atteinte par la suite par le produit. On laisse donc tout simplement le noyau de mousse synthétique pendant le temps néces-15 saire, par exemple jusqu'à 15 minutes environ, dans le moule chauffé, avant qu'on effectue ensuite l'opération d'enrobage par une couGhe homogène de résine. Il peut être avantageux d'adopter pour le préchauffage du noyau de matière expansée des températures supérieures aux températures limites qui seront subies au cours 20 de l'enrobage et de l'utilisation. En général, il n'est pas nécessaire de dépasser de beaucoup lesdites températures. Des différences de 5 à 10 degrés ou 20 degrés au-dessus des températures escomptées suffisent normalement. Dans la pratique de l'opération d'enrobage à chaud par les résines de polyesters non saturées mo-25 difiées, on peut par exemple procéder comme suit : si l'enrobage à chaud est effectué à une température d'environ 80°C, le noyau de mousse plastique sera préchauffé à une température d'au moins 80°, et d'au plus 100°C. Il est donc avantageux d'effectuer la formation du noyau dans un moule chauffé à ces températures. les 30 noyaux de matière expansée chauffés peuvent être enrobés encore chauds, mais sont en général refroidis avant d'être soumis au traitement ultérieur. L'expression de "noyaux de matière expansée chauffés" ne signifie donc pas que l'on doive soumettre à l'opération d'enrobage ou de surmoulage un matériau expansé chaud. 35 La figure annexée montre en coupe sous une forme très schématique une pièce moulée multicouches, conforme à l'invention. Un noyau 1 de forme aplatie en matière expansée, portant des nervures 2, ëst recouvert par un enrobage continu 3 d'une résine synthétique à base de polyester non saturé, renforcée par des fi-40 bres de verré. Le noyau de matériau expansé 1, avant d'être re 71 02714 5o 2077383 couvert par l'enrobage 3» est chauffé jusqu'aux températures limites escomptées, par exemple à environ 100°, pendant un temps compris entre 5 et 15 minutes environ, EXEMPLE lo 5 Dans un moule de petites dimensions (10,5 x. 22,5 x 1,4 cm) pouvant être chauffé, on prépare des éprouvettes en faisant réagir et mousser un polyol, ayant un indice d'hydroxyle de 475, avec un di-isocyanate ayant une teneur de 31 % groupes -1TC0. Le moussage est d'abord effectué à la température ambiante dans 10 le moule non chauffé (éprouvette A), et ensuite dans des moules chauffés à des températures de 80, 70, 60 et 50°C, respectivement pour les éprouvettes B, C, D et E. Le mélange de départ pour l'é-prouvette A a la composition suivante : Polyol 39j3 parties 15 Di-isocyanate 54,6 " îrichlorofluoro-méthane 6,1 " Le mélange de départ pour les éprouvettes E à E est le suivant : Polyol 41,6 parties 20 Di-isocyanate 57j7 " Ester de l'huile de ricin avec 50 % d'eau 0,7 " Soumise à une température de 80°C, 1'éprouvette À présente une augmentation de volume de 8 % tandis que 1'éprouvette B 25 ne subit aucune modification. Placées pendant le même temps dans une atmosphère à 100 % d'humidité relative, A augmente de 8,5 % en volume et B de 0,5 %. Pour des températures décroissantes de moussage, l'augmentation de volume croît comme suit : Eprouvette B 80° 0,5 % 30 C 70° 2,0 % ■ D 60° ' 4,0 % E 50° 6,5 % EXEMPLE 2o On prépare un noyau en mousse destiné au toit d'une ar-35 moire de départ de câbles. Dans un moule synthétique chauffé à 80°C, on fait mousser le mélange suivant : Polyol ayant un indice d'hydroxyle de 440 42,9 parties Di-isocyanate à teneur de 31 % en groupes -NCO 56,3 " Dérivé organique de l'étain 0,3 " 40 La mousse a une densité apparente de 0,100 et augmente 71 02714 6<> 2077383 de 0,5 % en volume pour une température de 80°C et une liumidité relative de 100 %, EXEMPLE 5» Pour confectionner le noyau du châssis en mousse plas-5 tique d'un toit d'automobile, on utilise un mélange de même composition que celui de l'Exemple 2, dans un moule d'acier chauffé à 95°• Toutefois, alors que dans l'Exemple 2, le mélange apte à mousser est introduit à la main dans le moule, on opère dans le présent exemple avec une pompe à haute pression. Le moule, d'une 10 capacité de 2,2 litres, reçoit en une seule fois une charge d'environ 630 Sj °e QUi donne à la pièce terminée une densité apparente de 0,280, la résistance désirée à la pression étant ainsi obtenue. L'augmentation de volume, mesurée à 80°, est inférieure à 0,5 %. 71 02714 7. 2077383 REVU? L'ICATI OKS. 1„ Pièce moulée nmlticouch.es dans laquelle uri noyau, en particulier en une mousse rigide d'un matériau synthétique, est enrobé par moulage d'une couche homogène d'un matériau synthéti-5 que, caractérisée en ce qu'un noyau en un matériau expansé est chauffé au moins jusqu'aux températures limites mises en jeu lors de l'opération d'enrobage ou au cours de l'utilisation de la pièce moulée. 2. Pièce suivant la revendication 1, caractérieée en ce 10 que le noyau est en mousse rigide de polyuréthanne, présentant de préférence une densité apparente comprise environ entre 0,080 et 0,350» 3. Pièce suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le noyau de matériau expansé est chauffé a- 15vant l'enrobage à une température allant jusqu'à 100°C environ. 4. Pièce suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'enrobage homogène en .un matériau synthétique est constitué par une résine synthétique renforcée par des fibres, de préférence par une résine renforcée par des 20 fibres de verre, et à base d'une résine polyester non saturée0 5. Procédé de fabrication d'une pièce moulée multicouches suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on chauffe un noyau, en particulier en une mousse rigide d'un matériau synthétique, 25 cLe polyuréthanne, au moins jusqu'aux températures limites mises en jeu lors de l'enrobage consécutif ou au cours de l'utilisation de la pièce, pendant une durée d'au moins quelques minutes, et qu'on l'enrobe ensuite par moulage de façon connue par une couche d'un matériau synthétique. 30 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le noyau de matériau expansé est préparé dans un moule chauffé à une température au moins égale à la dite température limite, est maintenu à cett^température pendant environ 5 à 15 minutes, puis enrobé par la couche homogène de résine synthétique, 35 de préférence renforcée par des fibres0 7„ Procédé suivant l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le noyau de matériau expansé est, avant l'enrobage, chauffé à une température un peu supérieure, par exemple de 10° environ, aux températures limites mises en jeu par la sui-40 te» 71 02714 8. 2077383 8.. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le noyau de matériau expansé est préchauffé à"des températures d'au maximum 100°G environ, et est ensuite enrobé par moulage à une température d'environ 80°, au mo-5 yen d'une résine synthétique à base de résines polyester non saturées, cette résine étant renforcée par des fibres de verre»