Brevet FR2139197A1 — publié le 19730105

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une mousse, dans lequel on fait réagir au moins un composé portant au moins deux atomes d'hydrogène actifs et au moins un composé portant au moins deux groupes NCO en présence d'un agent gonflant, d'un ou plusieurs catalyseurs et, le cas échéant, de stabilisateurs de mousse, le rapport de NCO àH étant inférieur à 1. Les mousses fabriquées à partir de composés portant au moins deux atomes d'hydrogène actifs et d'au moins un composé portant au moins deux groupes NCO sont désignées en général sous le nom de mousses de polynréthanes. Dans la fabrication des mousses de polyuréthanes, on travaille d'ordinaire avec un faible excès du composé NCO par rapport à la stoechioxétrie. Ce faible excès de composés NCO impose cependant une bonne aération dans les locaux où steffec- tue la transformation ultérieure de la mousse, lorsque celle-ci doit avoir lieu immédiatement après l'opération de moussage. On connait déjà un procédé de fabrication de mousses de poly uréthanne hydrophiles à partir de polyisocyanates organiques et de polyols polyéthers en présence d'eau ou d'un agent gonflant, ainsi que d'un surfactif et d'un catalyseur. Dans ce procédé connu, qui est décrit dans le brevet allemand N 1.141.030, on utilise des polyols polyéthers bien déterminés. Dans la réaction, on observe un rapport NCO/OH du polyisocyanate au polyol polyéther de 0,6 à lo Toutefois, les exemples ne mentionnent qu'un rapport entre 0,7 et O,9. Cependant, les propriétés hydrophiles de la mousse ne sont obtenues que pour les polyols polyéthers indiqués. On a trouvé à présent de façon tout à fait surprenante que 1'on obtient une mousse douée de qualités intéressantes en observant dans la fabrication de celle-ci un rapport de NCO à H entre environ 0,3 et environ 0,55, de préférence entre environ 0,4 et environ 0,5, par exemple d'environ 0,45. Ces mousses se révèlent particulièrement hydrophiles, car même lorsqu'elles sont sèches, elles présentent un pouvoir de fixation d'eau élevé. D'ordinaire, pour présenter une forte hydrophilie, les mousses doivent au préalable être mouillées. En outre, dans la fabrication des mousses, un rapport aussi faible est spécialement favorable, car il réduit de façon importante le danger d'incendie. Lorsque dans la fabrication d'une mousse le polyol est en quantité insuffisante, il se produit une reaction de l'isocyanate très fortement exothermique, qui peut aller jusqu'à 1'auto-inflammation. Comme avantage supplémentaire du procédé de l'invention, on peut citer le fait que, compte tenu du faible rapport de NCO à H dans la fabrication de la mousse, il ne se dégage que peu de vapeurs d'isocyanate et qu'il n'y a pas de groupes isocyanate libres dans la mousse finie, de sorte que la transformation ultérieure de la mousse peut s'effectuer immédiatement après sa fabrication, car il ne peut pas apparaître de vapeurs nocives. Si environ 80 % à environ 90 % des atomes d'hydrogène actifs sont fournis par liteau, on obtient une mousse particulièrement hydrophile. Le phénomène qui se produit n'a pu être expliqué, et on peut penser qu'il est tout à fait étonnant pour un technicien qu'il se produise encore une mousse dans de telles conditions. il est encore plus étonnant que cette mousse présente des propriétés intéressantes, par exemple une hydrophilie particulièrement élevée. Si l'on utilise environ 0,4 à environ 2,4 * en poids, par rapport à l'isocyanate, d'un catalyseur aminé, on obtient une mousse particulièrement bien réticulée et cependant fortement hydrophile. Si on produit par le procédé de l'invention une mousse qui est souple, élastique, et pour la plus grande part à cellules ouvertes selon DIN 7726, cette mousse est en même temps ininflammable. La raison théorique de ce comportement doit être qu'une mousse en soi faiblement réticulée fond lorsqu'elle est chauffée, et que sa structure est en même temps détruite. Cette destruction de la structure doit être une réaction endothermique. Les exemples non limitatifs suivants sont donnés à titre dtil- lustration de l'invention. EXEMPLE 1. On mélange 100 parties en poids d'un polyéther ramifié de for te activité, d'une masse moléculaire moyenne de 4800 - 300, ayant un indice d'hydroxyles de 35 - 2 (Desmophen 3900, marque déposée de la Société Bayer) et 0,15 partie en poids d'octoate de zinc, 0,2 partie en poids de triéthylène diamine, 4 parties en poids d'eau et 0,2 partie en poids d'un polysiloxane. A ce mélange, on ajoute en agitant énergiquement 17,6 parties en poids de diisocyanate de toluylène (80 ffi d'isomères 2-4; Desmodur T80, marque déposée de la Société Bayer). Le temps de démarrage est inférieur à trente secondes, le temps de montée en mousse supérieur trente secondes. Le diamètre moyen des pores de la mousse obtenue est inférieur à 0,5 mm. Dans la fabrication, on observe un rapport de NCO à H de 0,40. 88 * des atomes d'hydrogène actifs sont fournis par l'eau. On utilise 1,1 * en poids par rapport à l'isocyanate, d'un catalyseur aminé. EXEMPLE 2.. On prépare une mousse d'une façon analogue à celle de l'exem- ple 1, la composition étant la même que dans l'exemple 1, mais avec 0,4 partie en poids de polysiloxane. Les temps de démarrage et de montée en mousse sont inférieurs à trente secondes. Le diamètre moyen des pores est supérieur à 0,5 mm. Comme dans l'exemple 1, la mousse présente une bonne élasticité. EXEMPLE 3. On prépare une mousse d'une façon analogue à celle de 1'esem- ple 1, mais en utilisant 22,04 parties en poids du diisocyanate de toluylene. Les temps de démarrage et de montée en mousse sont inférieurs à trente secondes. La mousse est élastique, le diamètre moyen des pores est inférieur à 0,5 mm. On observe un rapport de 0,50. On utilise 0,9 % en poids par rapport au diisocyanate d'un catalyseur aminé. EXEMPLE 4. On travaille d'une façon analogue à celle de exemple 1, mais en utilisant 19,8 parties en poids du diisocyanate de toluylène. Le temps de démarrage est inférieur à trente secondes, le temps de montée en mousse supérieur à trente secondes. La mousse obtenue a une bonne élasticité, le diamètre moyen des pores est inférieur à 0,5 mm. On observe un rapport de 0,45. On utilise 1,0 f en poids par rapport au diisocyanate d'un catalyseur aminé. EXEMPLE 5o On travaille d'une manière analogue à celle de l'exemple 4, mais on ajoute en plus 0,5 partie en poids d'un alcoylsulfonate secondaire supérieur neutre. Les temps de démarrage et de montée en mousse sont inférieurs à trente secondes. La mousse obtenue a une bonne élasticité, le diamètre moyen des pores est inférieur à 0,5mm. EXEMPLE 6. On mélange 100 parties en poids d'un polyester faiblement ramifié à base d'acide adipique, de diéthylène glycol et d'un triol, présentant un indice d'hydroxyle de 50 - 3 (Desmophen 2300, marque déposée de la Société Bayer) à 0,35 partie en poids de tri éthylène diamine, 4 parties en poids d'eau, 1 partie èn poids d'un alcoylsulfonate secondaire supérieur neutre et 2 parties en poids de Nmorpholine. On ajoute à ce mélange en agitant énergiquement 20,86 parties en poids d'un diisecyanate de toluylène (80 % d'isomère 2,4), Les temps de drr.age et de montée en mousse sont inférieurs à trente secondes. La mousse obtenue est à cellules fermées, le diamètre moyen des pores est supérieur à 0,5 mm.On observe un rapport de 0,4583 % des atomes d'hydrogène actifs sont apportés par lteau. EXEMPLE 7. On mélange 100 parties en poids du polyol utilisé dans l'exemple 1 et 0,35 partie en poids de triéthylène diamine, 4 parties en poids d'eau, 1 partie en poids d'un alcoylsulfonate secondaire supérieur neutre et 0,15 partie en poids d'octoate de zinc. On ajoute à ce mélange en agitant énergiquement 19,8 parties en poids de diisocyanate de toluylène (80 * d'isomère 2,4). Le temps de démarrage est inférieur à trente secondes, le temps de montée en mousse est supérieur à trente secondes. La mousse a une bonne élasticité, le diamètre moyen des pores est inférieur à 0,5 mm. On observe un rapport de 0,45, On utilise 1,75 % en poids du catalyseur aminé par rapport au diisocyanate. EXEMPLE 8. On mélange 100 parties en poids du polyol utilisé dans l'exem- ple 1 à 0,15 partie en poids d'octoate de zinc, 0,35 partie en poids de triéthylène diamine, 4 parties en poids d'eau, 1 partie en poids d'un alcoyl sulfonate secondaire supérieur et 5 parties en poids de trichlorofluorométhane. On ajoute à ce mélange 59 parties en poids d'une solution à 75 % d'un isocyanate de formule Le temps de démarrage est inférieur à trente secondes, le temps de montée en mousse supérieur à trente secondes. La mousse obtenue est souple, élastique, le diamètre moyen des pores est inférieur à 0,5 mm. On observe un rapport de 0,45. On utilise 0,8 % en poids du catalyseur aminé par rapport à l'isocyanate. EXEMPLE 9. On mélange 100 parties en poids d'un polyol trifonctionnel ayant une masse moléculaire d'environ 6500, un indice d'acide de 0,1 (Thanol SF-6500, marque déposée de la Jefferson Chemical Company Zinc.) à 0,3 partie en poids d'octoate de zinc, 0,5 partie en poids d'un alcoylsulfonate secondaire supérieur neutre, 4 parties en poids d'eau et 0,5 partie en poids de triéthylène diamine. On ajout. à ce mélange en agitant énergiquement 21,22 parties en poids de diisocyanate de toluylène (80 > d'isomères 2,4). Les temps de démarrage et de montée en mousse sont inférieurs à trente secondes. La mousse possède une bonne élasticité et le diamètre moyen des pores est inférieur à 0,5 m. 90,7 * des atomes d'hydrogène actif sont apportés par l'eau. On utilise 2,3 * en poids de catalyseur aminé par rapport à l'isocyanate. EXEMPLE 10. On mélange 90 parties en poids d'un polyéther à base de sucre de canne ayant un indice d'hydroxyle de 440 (Polyol NIAX BDE-435, nrque déposée de la Société Union Carbide) à 10 parties en poids de Pg 560, 1 partie en poids de triéthylamine, 1 partie en poids d'un alcoylsulfonate secondaire supérieur neutre, 1,4 partie en poids de 4-dimdthylaminopyridine et 20 parties en poids de trichlorofluorométhane. On ajoute à ce mélange en agitant énergiquement 55,8 parties en poids d'un isocyanate de polyméthylène polyphényle (AFPI, marque déposée de la Société Union Carbide). Les temps de démarrage et de montée en mousse sont inférieurs à trente secondes. La mousse se présente comme une mousse rigide. Les diamètres des petits pores sont en moyenne inférieurs à 0,5 mm.Les grands pores lui confèrent une structure analogue à celle d'une mousse naturelle, il y a donc des macro et des micropores. On observe un rapport de 0,50. On utilise 0,43 , en poids de catalyseur aminé par rapport à l'isocyanate. EXEMPLE 11. On travaille d'une manière analogue à celle de l'exemple 1, mais on utilise 13,2 parties du diisocyanate de toluylène. Les temps de démarrage et de montée en mousse sont supérieurs à trente secondes. Le diamètre moyen des pores est inférieur à 0,5 mm. On observe un rapport de 0,30. On utilise 1,5 * en poids de catalyseur aminé parsrapport à l'isocyanate. EXEMPLE 12. On travaille d'une maniere analogue à celle de l'exemple 1, mais on utilise 24,20 parties en poids du diisocyanate de toluyiène On observe un rapport de 0,55. Les temps de démarrage et de montée en mousse sont inférieurs à trente secondes. Le diamètre moyen des pores est inférieur à 0,5 mm. On utilise 0,83 ffi en poids de catalyseur aminé par rapport à l'isocyanate. Dans le tableau suivant, on a indiqué pour les diverses mousses le temps nécessaire pour une fixation d'eau égale à 90 * de 1'eau fixée en vingt-quatre heures dans le cas d'éprouvettes sèches. Le temps de fixation d'eau est déterminé par la méthode suivante on découpe dans l'éprouvette de mousse un cylindre de 25 mm de diamètre et de 40 - de haut. On introduit ce cylindre dans un tube de verre d'un diamètre intérieur de 25 il. On place le tube de verre et la mousse qui s'y trouve sur une grille de façon que la mousse plonge dans de l'eau sur une profondeur de 5 mm. L'eau fixée est déterminée par pesée, en laissant égoutter deux minutes avant la pesée. TABLEAU Temps pour une fixation d'eau de 90 % de l'eau fixée au bout de 24 h0 dans le cas Mousse de l'exemple N d'une éprouvette sèche. 1 75 minutes 2 82 3 85 " 4 75 5 75 " 30 7 70 n 8 3 9 40 10 2 n 11 55 12 88 - REVENDICATIONS. 1 - Procédé de fabrication d'une mousse, dans lequel on fait réagir au moins un composé portant au moins deux atomes d'hydrogène actif et au moins un composé portant au moins deux groupes NCO en présence d'agents gonflants, d'un ou plusieurs catalyseurs, et le cas échéant d'un stabilisateur de mousse, le rapport de NCO à H étant inférieur à 1, caractérisé en ce qu'on observe un rapport de NCO à H compris entre environ 0,3 et 0,55. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de NCO à H est compris entre environ 0,4 et 0,5. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de NCO à H est d'environ 0,45. 4 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'environ 80 ffi à environ 90 ffi des atomes d'hydrogène actif sont apportés par l'eau. 5 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on utilise environ 0,4 à environ 2,4 ffi en poids, par rapport à l'isocyanate, d'un catalyseur aminé. 6 - Mousse fabriquée par un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est souple, élastique, et principalement à cellules ouvertes suivant la norme DIN 7726.