Brevet FR2118906A1 — publié le 19720804

i 2118906 La présente invention concerne un procédé pour la fabrication de feuilles ou plaques et de stratifiés, à base de mousse thermofixée de matière plastique, ce procédé convenant plus particulièrement à la fabrication,à grande vitesse linéaire, de strati-5 fiés relativement minces à base de mousse de polyuréthane. On a jusqu'à présent fabriqué des stratifiés de mousse thermofixée en appliquant sur un support un mélange des réactifs et en disposant ensuite un second support sur ce mélange ou encore, en collant (ou faisant adhérer de toute autre manière) 10 deux supports sur des âmes de mousse préfabriquées. Ces procédés comportent plusieurs opérations distinctes et ne se prêtent pas à une fabrication à grand débit. Plus spécialement, on a déjà appliqué des revêtements de polyuréthane à un support unique en déposant sur celui-ci, en 15 applications séparées, ion enduit constitué par un polyester porteur de groupes hydroxy, un catalyseur et de l'eau et ensuite, par projection sur cette composition et en des quantités non réglées, un polyisocyanate. Suivant un autre procédé connu, on applique sur un ou 20 plusieurs supports, au moyen d'une tête mélangeuse déplacée par translation latérale, un mélange de réactifs. Le nouveau procédé suivant l'invention se prête aisément à la fabrication à grand débit de stratifiés de mousse thermofixée et, plus particulièrement, de stratifiés avec une mousse de poly-25 uréthane située en sandwich entre deux feuilles de papier. On a découvert suivant l'invention qu'il est possible de fabriquer à grand débit, par exemple jusqu'à raison de 609,6 m/mn,des stratifiés à base de mousse de polymère thermofixée. 30 Le procédé suivant l'invention pour la fabrication à grand débit de stratifiés de mousse comprenant au moins une couche intérieure de mousse produite par la réaction en mélange d'un premier réactif avec un second, en présence d'au moins deux supports, est essentiellement caractérisé par le fait qu'on mélange 35 les réactifs en un boudin formé à l'emprise de rouleaux pinceurs entre lesquels on fait passer les supports. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, le premier réactif est appliqué en un enduit uniforme sur une face de chacun des supports et le second réactif est appliqué, aux faces ainsi enduites, au mo- 40 ment où elles s'approchent l'une de l'autre sur les rouleaux pinceurs. COPY 71 43999 2 2118906 Toutefois, il peut être avantageux d'appliquer une couche de revêtement du premier réactif à une face d'un seul support et une couehe de revêtement du second réactif à une face d'un second support et de réunir par les rouleaux pinceurs les 5 supports ainsi revêtus. Le procédé suivant l'invention peut convenir à la fabrication de stratifiés de mousse à partir de toute combinaison de deux réactifs et il convient plus spécialement à la fabrication de mousses polyuréthane semi-rigides et rigides. Pour la fabriea-10 tion de stratifiés de mousse polyuréthane, le premier réactif est généralement un polyisocyanate et le second,un polyol. L'invention a aussi pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé précité de fabrication à grand débit de stratifiés de mousse. Cette installation est essentiellement 15 caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens pour entraîner au moins deux supports entre.deux rouleaux pinceurs, des moyens pour appliquer une couche d'enduction d'un premier ou second réactif à au moins l'une des faces de chaque support, des moyens pour régler la distance comprise entre les rouleaux pin-20 eeurs de manière à maintenir à refus dans l'emprise une sorte de boudin et des moyens permettant l'application facultative d'un, second réactif aux couches appliquées sur les supports tandis que ceux-ci s'approchent l'un de l'autre sur les rouleaux pinceurs. La description qui va suivre, en regard des figures du 25 dessin annexé, permettra de mieux comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente, en coupe verticale et de profil, une installation correspondant à l'un des modes de réalisation préférés de l'invention. 30 La figure 2 représente, en coupe verticale et de profil, une installation analogue mais correspondant à un autre mode de réalisation préféré. La figure 3 représente, en coupe verticale et de profil, le schéma de fonctionnement d'une installation suivant l'inven-35 tion avec mise en oeuvre de trois supports. La figure 4 représente, en coupe verticale et de profil, le schéma d'une installation pour la fabrication de feuilles ou plaques de mousse thermofixée selon line autre variante du procédé suivant l'invention. 71 43999 3 2118906 Les compositions thermofixées utilisables suivant l'invention pour constituer l'âme de matière expansée en mousse comprennent les polyuréthanes, les résines époxy, les polyesters, les esters de polyvinyle et les résines phénoliques. 5 Les compositions utilisées à la préparation de mousses de polyuréthane sont bien connues dans la technique et les mousses ainsi préparées peuvent être rigides, souples ou semi-rigides. De telles compositions comprennent par exemple (a) un polyol tel que celui obtenu par réaction de l'oxyde de propylène 10 sur le glycérol, (b) un polyisocyanate tel que le toluylène-diisocynate, un polyméthylènepolyphénylisocyanate et des prépolymères contenant des groupes isocyanate, (c) un agent de gonflement ou "porogène" tel que l'eau, un hydrocarbure halogéné à point d'ébullition bas, par exemple le triehlorofluorométhane, 15 ou un hydrocarbure à point d'ébullition bas, par exemple le pentane, (d) un catalyseur ou mélange ae catalyseurs tel qu'une aminé tertiaire, par exemple, la triéthylènediamine et la diméthyléthanolamine, des sels métalliques tels que le diacétate de dibutyl-étain et le dilaurate de dibutyl-étain, des hydroxydes 20 de métaux alcalins tels que l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium et (e) le cas échéant, d'autres produits tels que des charges inertes, des colorants ou des ignifugeants. Les compositions utilisables à la préparation ae résines époxy sont, elles aussi, bien connues et, en plus des réactifs, 25 c'est-à-dire (a) un polyépoxyde tel qu'un étner diglycidylique d'un bis-phénol et (b) un agent de réticulation de celui-ci, par exemple la diéthylènetriamine, 1'aminoéthylpipérazine et l'amino-éthyléthanolamine, la composition pour mousse comprend (c) un agent de gonflement (ou "porogène") tel que le trichloromonofluoro-30 méthane ainsi que, le cas échéant,(d) des pigments ou des matières colorantes, des diluants réactifs tels que l'éther butyl-glycidylique, des charges, des agents d'adhérence et des accélérateurs de réticulation. Les supports utilisables pour la mise en pratiqué de 35 l'invention peuvent être en des matières naturelles ou synthétiques et comprennent le papier, les tissus textiles, les articles de revêtement de sols, les films polymères préparés à partir de monomères à double liaison éthylénique tels que le polyéthylène, le polypropylène ou leurs copolymères formés avec d'autres 40 monomères vinyliques et les feuilles métalliques minces. Les 71 43999 4 2118906 supports utilisés pour fabriquer les stratifiés de structure sandwich par le procédé suivant l'invention peuvent être identiques ou différents. Pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, 5 il faut que la composition de foisonnement présente un haut degré de réactivité, c'est-à-dire qu'elle doit avoir une courte durée de foisonnement, par exemple moins de 20,0 secondes et, de préférence, moins de 5*0 secondes, cette durée étant mesurée entre le moment de la mise en contact du premier réactif avec le 10 second et celui où la mousse s'est dilatée jusqu'à son volume maximum. Les composants entrant dans la composition capable de foisonner et autres que le premier et le second réactifs, par exemple l'agent de gonflement, le catalyseur et l'ignifugeant, 15 peuvent être mélangés avec l'un ou l'autre des réactifs pour être appliqués aux supports ou à l'interface; toutefois, dans la fabrication de mousses ou de stratifiés de polyuréthane, il est préférable de les mélanger au polyol, c'est-à-dire au composant dont la molécule comprend plusieurs groupes hydroxyle, à hydro-20 gène actif. Les mousses et les stratifiés fabriqués suivant l'invention le sont généralement en une épaisseur comprise entre 0,8 et 51 mm et, de préférence, entre 3 et 12,7 mm. On peut les fabriquer à des vitesses linéaires atteignant jusqu'à 609>6 m/mn. 25 Suivant celui des modes de réalisation préférés que représente la figure 1, deux supports 1 venant de deux rouleaux débiteurs 2 arrivent en contact intime avec deux rouleaux enduc-teurs 3 alimentés en un premier réactif puisé dans deux réservoirs A par des pompes 4 qui le font passer par des canalisations 10. 30 Les supports 1, ainsi enduits du premier réactif, sont entraînés sur et entre deux rouleaux pinceurs 5 munis d'un moyen (non représenté) de réglage de leur serrage, c'est-à-dire du jeu qui les sépare. Un second réactif est pulvérisé sur l'interface des deux supports 1 par une rampe de pulvérisation 7 alimentée à 35 partir d'un réservoir B par l'intermédiaire d'une pompe 8 et d'une canalisation 9, la pression de serrage entre les deux rouleaux pinceurs 5 étant réglée de manière à ce qu'un boudin 11 des deux réactifs se forme à l'interface des deux supports 1. Le rapport entre les débits du premier réactif et du second est ré-40 glé de manière à ce que ces deux réactifs soient alimentés en 71 43999 5 2118906 proportion sensiblement stoechiométrique. Par exemple, pour des compositions de polyuréthane, le rapport entre le premier réactif et le second doit être tel qu'on ait un rapport NCOîOH compris entre environ 0,85:1 et environ 1,2:1. On maintient ce rapport 5 en réglant les débits respectifs par l'intermédiaire des pompes d'alimentation 4 et 8. Les deux supports 1, contenant entre eux un mélange foisonnant du premier réactif et du second, sortent d'entre les rouleaux pinceurs 5 et sont conduits dans un dispositif de calibrage comprenant deux courroies sans fin 13 suppor-10 tées par plusieurs rouleaux 14 et 20, le produit de la réaction entre le premier réactif et le second se dilatant entre les deux supports 1 en formant une âme de mousse 12 pour produire un stratifié de mousse thermofixée 16 de l'épaisseur désirée. On peut modifier la distance séparant les deux eour-15 roies sans fin 13 en fonction de l'épaisseur de stratifié que l'on désire obtenir. Le dispositif de calibrage 18 peut être enfermé dans une enceinte 15 que l'on peut chauffer ou faire fonctionner à la température ambiante. Les rouleaux pinceurs 5 peuvent être chauffés ou fonctionner à la température ambiante. Dans 20 certains cas, il peut être désirable de chauffer les rouleaux pinceurs 5 pour accroître la vitesse de réaction entre le premier réactif et le second. Dans le mode de réalisation que représente la figure 2, le premier réactif est déposé sur deux supports 1 au moyen de 25 pulvérisateurs 3 alimentés par la canalisation 10 au moyen d'une pompe 4 le prélevant dans deux réservoirs A. Le second réactif (ou le mélange contenant le second réactif) est déposé à l'interface des deux rouleaux pinceurs 5 au moyen d'un pulvérisateur 7 alimenté par la canalisation 9 au moyen d'une pompe 8 le préle-30 vant dans un réservoir B. Les deux pulvérisateurs 3 sont agencés de manière à ce que les deux supports 1 soient enduits dudit premier réactif sur toute leur largeur. Le pulvérisateur 7 est construit de manière à ce que l'interface (en amont) de l'emprise entre les rouleaux pinceurs 5 soit enduit sur toute sa largeur 35 par le second réactif que projette ledit pulvérisateur 7- On règle le serrage des deux rouleaux pinceurs 5 de manière à ce qu'il se forme en quelque sorte un boudin 11 des réactifs liquides. Suivant l'invention, on peut aussi fabriquer des stratifiés minces avec mousse en sandwich en appliquant le premier 40 réactif à l'un des supports et le second réactif à l'autre support, 71 43999 6 2iiayub ce qui rend superflu le pulvérisateur 7 tel que représenté sur les figures 1 et 2. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 3* on enduit d'un premier réactif, au moyen de rouleaux enducteurs 3» 5 les faces intérieures d'un ensemble de supports 1 et 19. Ces rouleaux enducteurs 3 sont alimentés en ce premier réactif au moyen de pompes 4 le puisant dans des réservoirs A et l'envoyant par des canalisations 10. On fait passer cet ensemble de supports entre deux rouleaux pinceurs 5 à serrage réglable. Aux interfaces 10 formés par les supports 1 et le support 19 lorsqu'ils passent entre les rouleaux pinceurs 5> on applique un second réactif au moyen des pulvérisateurs 7 alimentés en celui-ci par des pompes 8 le puisant dans des réservoirs B et l'envoyant par des canalisations 9- On règle le serrage des rouleaux pinceurs 5 de manière 15 à former, auxdites interfaces des supports 1 et 19» des sortes de boudins 11 résultant du mélange du premier réactif avec lë second. Les supports 1 et 19 sortent d'entre les rouleaux pinceurs 5 en emprisonnant entre eux un mélange, en cours de foisonnement, des premier et second réactifs. Ils passent alors dans un dispositif 20 de calibrage 18 tel que représenté sur la figure 1. Suivant l'invention, on peut également fabriquer des stratifiés de mousse de faible épaisseur en appliquant l'un des deux réactifs, le premier ou le second, à la face intérieure de chacun de deux supports extérieurs 1 et en appliquant l'autre 25 réactif aux deux faces du support intérieur 19, ce qui rend superflu les pulvérisateurs 7 tout en procurant au stratifié avec mousse en sandwich un élément de rigidification ou de renforcement. Cette manière de procéder est également satisfaisante pour la fabrication à grand débit de stratifiés ion peu plus épais. 30 Dans la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention et selon les caractéristiques désirées pour le stratifié à structure en sandwich et prêt à l'emploi, on peut utiliser n'importe quel nombre de supports pour autant qu'il y ait au moins deux faces en regard l'une de l'autre, par exemple qu'il y ait une 35 paire de faces en regard si l'on utilise deux supports, qu'il y en ait deux si l'on utilise trois supports et qu'il y en ait trois si l'on utilise quatre supports. On peut fabriquer des panneaux sandwich à âme de mousse en procédant selon l'une ou l'autre des deux manières suivantes : 71 43999 7 2118906 A - Pour chaque paire de faces en regard, on enduit chacune d'elles de l'un des deux réactifs, le premier ou le second, et l'on applique l'autre réactif par pulvérisation dans l'interface au niveau où les supports pénètrent 5 entre les deux rouleaux pinceurs, ou vice versa. B - Pour chaque paire de faces en regard, on enduit l'une d'elles de l'un des deux réactifs, le premier ou le second, et l'on enduit l'autre face de l'autre réactif, respectivement le second ou le premier. 10 Dans la description qui précède, on appelle face inté rieure d'un support toute face de celui-ci qui n'est pas en contact direct avec l'un ou l'autre des deux rouleaux pinceurs. En dehors des rouleaux enducteurs ou des dispositifs de pulvérisation, les moyens qu'on peut utiliser pour appliquer le 15 premier réactif comprennent par exemple les brosses à enduire, les racles et autres dispositifs analogues. Suivant un mode de réalisation préféré et suivant lequel l'âme de mousse est en polyuréthane, on mélange ensemble, à l'exception de l'isocyanate , tous les produits participant à 20 la formation de la mousse, on appliqué ce mélange à l'interface des deux supports 1 et on applique l'isocyanate à chacun desdits supports. Le procédé et l'installation suivant l'invention sont également applicables à la fabrication de feuilles ou plaques de 25 mousse thermofixée qui ne comportent pas de support adhérant à cette mousse. Pour fabriquer de tels produits, on enlève du stratifié fabriqué suivant l'invention les supports extérieurs, au point où le stratifié sort du dispositif de calibrage. Cette opération peut être effectuée soit en pelant les supports exté-30 rieurs lorsque le stratifié débouche du dispositif de calibrage, soit en utilisant une paire de supports sans fin et en combinant les rouleaux pinceurs avec le dispositif de calibrage, les supports extérieurs étant de ce fait enlevés automatiquement au point où la mousse thermofixée sort du dispositif de calibrage. 35 Ce dernier mode de réalisation, préféré dans cette alternative, est illustré par la figure 4 et par la description suivante. Dans une installation telle que représentée sur la figure 4 et destinée à la fabrication, suivant l'invention, de feuilles ou plaques" d'une mousse polymère thermofixée, deux sup-40 ports sans fin 21 passent,chacun à l'une de leurs extrémités, 71 43999 8 2118906 autour de l'un de deux rouleaux pinceurs 5 à serrage réglable et, à leur autre extrémité, autour de l'un de deux rouleaux tendeurs réglables 17- L'un et l'autre desdits supports sans fin 21 sont soutenus par plusieurs rouleaux-guides calibreurs 14, disposés 5 en dedans de leur circuit, réglables et espacés les uns des autres. L'installation comprend un dispositif 3> par exemple un rouleau enducteur, pour l'application d'un premier réactif à l'un des deux supports sans fin 21 lorsque celui-ci passe sur l'un des deux rouleaux pinceurs 5* et un dispositif 7.» par exemple un 10 rouleau enducteur, pour l'application d'un second réactif à l'autre des deux supports sans fin 21 lorsque celui-ci passe sur l'autre des deux rouleaux pinceurs 5. Lorsque l'installation est en marche, le support sans fin 21 (supérieur) reçoit, lorsqu'il passe autour du rouleau pin-15 ceur 5... correspondant, un premier réactif qui lui est "appliqué au moyen du dispositif enducteur 3 alimenté par line pompe 4 puisant ce réactif dans un réservoir A et l'envoyant par une canalisation 10. D'une manière analogue, le support sans fin 21 (inférieur) est enduit d'un second réactif au moyen d'un rouleau enducteur 7 20 alimenté par une pompe 8 puisant ce second réactif dans un réservoir B et l'envoyant par une canalisation 9. Enduits respectivement du premier réactif et du second, les supports sans fin 21 passent entre les deux rouleaux pinceurs 5 dont le serrage est réglé de manière à assurer la formation, à l'entrée de leur em-25 prise, d'une sorte de boudin 11 du mélange des réactifs liquides. Au sortir des rouleaux pinceurs, lesdits supports enserrent une masse réactionnelle en cours de foisonnement et ils passent entre plusieurs rouleaux-guides calibreurs 14, réglables, d'où la formation entre ces supports 21 d'une mousse polymère thermofixée 30 22. Le contact de cette mousse avec les deux supports sans fin 21 est rompu lors du passage de chacun de ceux-ci sur le dernier desdits rouleaux calibreurs 14 pour aller sur le rouleau tendeur 17 correspondant, d'où la formation d'une feuille, plaque ou panneau de mousse polymère thermofixée. 35 Suivant une autre variante de ce mode de réalisation de l'invention, on applique l'un des deux réactifs, le premier oi^Le second, à chacun des deux supports sans fin 21, l'autre réactif étant appliqué, par exemple par pulvérisation, à l'intèrface desdits supports au point où ils s'engagent entre les deux rouleaux 40 pinceurs. Les modes opératoires précités se prêtent particulière- 71 43999 9 2118906 ment bien à la fabrication de feuilles ou plaques de mousse rigide de polyuréthane. Une autre variante de réalisation de l'invention pour la fabrication de feuilles, plaques ou panneaux de mousse thermo-5 fixée consiste à utiliser une installation telle que représentée sur la figure 1 avec une paire de bobines réceptrices disposées de manière à ce que les deux supports, supérieur et inférieur, soient séparés du stratifié de mousse thermofixée au sortir du dispositif de calibrage. 10 On peut aussi, selon l'invention, fabriquer des feuilles et des stratifiés de mousse thermofixée en projetant en jet, en pulvérisant ou en appliquant de toute autre manière analogue et simultanément le premier réactif et le second sur chaque interface séparant deux faces en regard l'une de l'autre et formées 15 par l'ensemble des supports, au moment de leur engagement entre les deux rouleaux pinceurs, lesdites faces n'ayant été préalablement enduites d'aucun des deux réactifs. Dans chacun des modes de réalisation correspondant aux figures 1, 2, 3 et 4, le^uantités de réactif utilisées sont 20 réglées au moyen de dispositifs mesureurs, tels que des pompes à engrenage, non représentés. On indique ci-après un exemple non limitatif d'une formulation pouvant être avantageusement utilisée pour fabriquer, par le procédé suivant l'invention, une feuille ou plaque, simple 25 ou stratifiée en sandwich, de mousse de polyuréthane thermofixée. Premier réactif (4-3,35 parties en poids) - polyméthylènepolyphénylisocyanate d'une fonctionnalité de 2,6 et d'un équivalent-poids - NCO de 135. Second réactif (56,65 parties en poids) 30 - polyol obtenu par réaction de 8,4 moles d'oxyde de propylène avee 1 mole de diéthylènetriamine 35*54 parties en poids - huile de silicone 0,78 parties en poids - dilaurate de dibutylétain 0,78 parties en poids 35 - CCl-jF 19,55 parties en poids Le mélange des réactifs correspond à un rapport OH:NCO de 1,05, son "temps de crémage" est de 3 secondes et son temps de foisonnement, de 15 secondes. 71 43999 10 2118906 On pulvérise le premier réactif à raison de 53 g/s sur l'un et l'autre de deux rouleaux de papier kraft entraînés à la vitesse de 91,5 m/mn entre des rouleaux pinceurs distants l'un de l'autre de 0,25 mm. En même temps, on pulvérise le second réactif sur l'emprise à raison de 91 g/s. On obtient un stratifié de 4 mm d'épaisseur et dont la mousse présente une densité de 44,2 grammes par litre. 71 43999 ii 2118906 - REVENDICATIONS - 1.- Procédé de fabrication de feuilles ou plaques stratifiées de matière plastique expansée en mousse et comprenant au moins une couche intérieure de mousse produite par la réaction 5 en mélange d'un premier réactif avec un second, en présence d'au moins deux supports, caractérisé par le fait qu'on mélange les réactifs en un boudin formé à l'emprise de rouleaux pinceurs entre lesquels on fait passer les supports. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par 10 le fait qu'on applique le premier réactif comme couche d'enduc- tion sur une face de chacun des supports et le second réactif auxdites couches d'enduction lorsqu'elles s'approchent l'une de l'autre sur les rouleaux pinceurs. j5.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé 15 par le fait qu'on applique le premier réactif comme enduit sur une face de l'un des supports, on applique le second réactif à une face d'un second support et on applique l'une contre l'autre, par la pression des rouleaux pinceurs, les deux faces ainsi enduites. 20 4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on utilise un polyisocyanate comme premier réactif et un polyol comme second réactif, l'un d'eux contenant un catalyseur, un agent de gonflement et un agent de réglage de la dimension des alvéoles, obtenant ainsi au moins 25 une couche d'une mousse rigide ou semi-rigide de polyuréthane. 5.- Installation de fabrication d'un stratifié de matière plastique expansée en mousse, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens pour entraîner au moins deux supports entre deux rouleaux pinceurs, des moyens pour appliquer une 30 couche uniforme d'un premier ou second réactif à au moins l'une des faces de chaque support, des moyens pour régler la distance comprise entre les rouleaux pinceurs de manière à maintenir à refus" dans l'emprise une sorte de boudin et des moyens permettant l'application facultative d'un second réactif aux couches d'en-35 duction des supports au point ou ceux-ci s'approchent l'un de l'autre sur les rouleaux pinceurs.