Brevet FR2232570A1 — publié le 19750103

La présente invention concerne des panneaux isolants perfeetionnés en mousse de résine phénolique présentant une meilleure résistance mécanique. Bes propriétés isolantes des mousses de matière plastique sont bien connues. Malgré le très grand LnBéret du point de vue isolation que représentent de telles mousses de résine, ltutilisation industrielle de ces mousses dans des éléments de construction tels que des charpentes de murs et de toits exige la préparation d d'un vanneau ayant la résistance et la densité nécessaires pour de telles applications. Par exemple, un panneau qui doit être utilisé sur une charpente de toiture doit Autre suffisamment résistant pour supporter du carton bitumé, de ltasphalte, du gravier, etc.Un tel matériau doit avoir par exemple un poids spécifique compris entre environ 0,048 et 0,056 g/cm3, Par ailleurs, un panneau qui doit autre utilisé dans un mur ou une cloison ne nécessite qu'un poids spécifique environ 0,032 à 0,04 g/cm3. Toutefois, le panneau doit être également relativement résistant à l'abrasion et à la compression dans les deux cas. Pour-protéger des panneaux isolants en mousse de l'abrasion, il est courant de coller des feuilles de papier, en particulier, des feuilles de papier Kraft aux faces opposées dudit panneau. Une technique de collage d'une feuille de papier à un panneau isolant en mousse consiste à faire mousser la résine de phénol et d'aldéhyde sous forme d tune couche entre deux feuil- les de papier espacées. D1 point de vue mécanique, on le réalise en déposant les ingrédients de fornation de la mousse sur une feuille de papier et en recouvrant ensuite les ingrédients déno- sés d'une seconde feuille de papier.Toutefois, utilisation de ces feuilles de papier augmente le prix du panneau non seulement à cause de la dépense que représente le papier proprement dit, mais également à cause des frais qu'entraîne sa manutention. la présente invention concerne un panneau isolant en mousse de résine de phénol et d'aldéhyde thermodurcie, en particulier de résine de phénol et de formaldéhyde présentant une peau solidaire de résine thermodurcie non cellulaire et non friable. La peau solidaire rend le panneau résistant à l'abrasion et supprime la nécessité de coller des feuilles de papier au panneau. On vient de découvrir qu2en faisant mousser des résines de phénol et d'aldéhyde entre des éléments d'un moule qui sont enduits drune quantité suffisante dtun agent surfactif, les cellules de la mousse qui sont en contact avec les éléments du moule s2 écrasent et il se forme une peau solidaire de résine thermodurcie non cellulaire sur les faces opposées des couches de mousse niCrie. ta peau a une épaisseur et une densité suffisantes pour protéger le panneau de mousse de l'abrasion et même d'un enfoncement pendant son utilisation. Ainsi, selon une caractéristique de la présente invention, un procédé de production d'un pnnneau isolant en-mous- se de résine de phénol et d'aldéhyde thermodurcie consiste à faire mousser un mélange aqueux des ingrédients nécessaires pour former la mousse de résine de phénol et aldéhyde thermodurcie au contact d'éléments d'un moule pour limiter l'épaisseur de la couche de mousse mûrie, les éléments du moule étant enduits d'un agent surfactif en une quantité suffisante pour que les cellules de la mousse-qui entrent en contact avec les éléments du moule s'écrasent ou s'affaissent afin de former une peau dure1 non friable,non non cellulaire de résine thermodurcie. Selon une autre de ses caractéristiques, l'invention concerne un panneau isolant en mousse de résine de phénol et d'aldéhyde thermodurcie- présentant une peau dure1 non friable et non cellulaire de ladite résine de phénol et d t aldéhyde thermodurcie sur les faces opposées de la mousse. Dans le procédé préféré de mise en oeuvre de l'invention, on utilise un résol "direct". Le résol est un produit de condensation d'un monophénol et d'un aldéhyde. Il est particulièrement préféré de former le résol en condensant le phénol proprement dit sous forme d'une solution aqueuse à 90 % avec du formaldéhyde- sous forme d'une solution aqueuse à 97 en présence d'un catalyseur alcalin tel qu'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 30 %. Cette résine de phénol et de formaldéhyde ou résol mûris sable est parfois désigné par produit de réaction du type A et contient habituellement environ 12 à 15 %0 en poids d t eau. On utilise de préférence un surfactif dans la mise en oeuvre de la présente invention pour réduire la tension superficielle de la résine,en favorisant ainsi la stabilisation du développement des cellules. La quantité ae surfactif normalement utilisée -est comprise entre environ 0,5 et % en poids de la résine liquide. Des exemples d'agents surfactifs,auxquels on peut avoir recours dans les formulations de résols,comprennent des produits de condensation d'oxydes alcalins tels que l'oxyde dtéthylène avec des alkylphénols, des acides gras et matières analogues.Des monoesters d1acides gras de polyoxyétnylènes disponibles dans le commerce tels que les qualités techniques de monolaurate de polyoxyéthylènesorbîtanne, de monostéarate de polyoxyéthylènesorbitanne et de monooléate de polyoxyéthylène sorbitanne sont utiles comme surfactifs dans le présent procédé. L'agent de gonflement utilisé dans la présente invention comprend des hydrocarbures pouvant être évaporés tels que des paraffines normales, des alcools, des éthers, des fluorocarbures, etc. Dans la mise en oeuvre de la présente invention, il est particulièrement préféré d'utiliser le pentane normal comme agent de gonflement en une quantité comprise entre environ 5 et 10 % en poids par rapport au poids de la résine t'agent fle mArissage acide utilisé dans le présent procédé peut être tout composé diacide fort qui est utilisé couramment pour faire mûrir une mousse de résine phénolique tel que les acides de Bewisy acide chlorhydrique, l'acide sulfurique, l'acide nitrique, l'acide phosphorique, l'acide pyrophosphorique, l'acide polyphosphorique, l'acide phénolsulfonique, l'acide toluènesulfonique, l'acide méthacrésolsulfonique et l'acide résorcinolsulfoni- que. Tous ces acides sont utilisés en solution aqueuse. Un acide particulièrement préféré comme agent de mûris sage est un mélange de 40 % en poids d'acide toluènesulfonique en poudre et de 20 % en poids d'acide sulfurique, le reste étant de l'eau. te catalyseur acide est utilisé en une quantité comprise entre environ 8 et 20 % en poids et de préférence en-une quantité d'environ 15 % en poids de la résine. L'acide borique peut être incorporé dans la formulation pour améliorer les propriétés freinant la combustion de la mousse résultante. Toutefois, afin de préparer une structure en mousse ayant la densité, la résistance à la compression et les propriétés freinant la combustion nécessaires, il faut incorporer de l'nnkydride borique dans la formulation de la mousse en une quantité comprise entre environ 7,5 et 20 % en poids et de préférence entre environ 7,5 et 10 % en poids. t'anhydride borique réagit avec l'eau libre de la formulation de la résine pendant le moussage et le mûrissage et est destiné à engendrer une très grande quantité de chaleur pour accélérer la réaction de moussage et de mûrissage. L'acide borique produit par la réaction dthydro- lyse sert également à améliorer les propriétés freinant la combustion de la moussue. Dans la mise en oeuvre de la présente irlvention, il est particulièrement souhaitable d'utiliser un plastifiant dans la formulation de la mousse. De préférence, le plastifiant est présent en une quantité comprise entre environ 1 0 et 20 ffi en poids de la résine et de préférence en une quantité d'environ 15 k en poids de la résine. Les plastifiants préférés pour la mise en oeuvre de la présente invention comprennent des fractions aromatiques naphtaléniques d'huile minérale, des plastifiants du type phtalate, tels que le phtalate de dihexyle, le phtalate de diisooctyle, etc. Les plastifiants du type phtalate ci-dessus sont vendus sous la marque déposée "Jayflex" par Enjay Chemical Company, New York. Afin de régler la vitesse due formation de la résine ainsi que la qualité du produit formé après-façonnage > la résine est placée entre des éléments dtun moule qui limitent l'épaisseur du produit final obtenu. Ces éléments du moule doivent être à une température telle que lorsque la résine entre en contact avec les éléments, la température de la résine soit encore d'environ 100 C. Par exemple, lorsqu'on utilise les quantités susmentionnées d'anhydride borique. dans la formulation de la mousse, les éléments du moule sont maintenus à une température comprise entre environ 600 et 1000C par chauffage externe. Cette combinai son suffit pour assurer un bon développement de cellules uniformes. Pour s'assureur que la mousse produite présente une peau solidaire suffisante pour protéger le panneau de l'abra- sion, les éléments du moule sont enduits d'un surfactif en une quantité suffisante pour que les cellules de la mousse entrant en contact avec les surfaces enduites du moule s'affaissent et forment-une peau dense sensiblement non cellulaire sur la surface de la résine de phénol et d'aldéhyde. tes surfactifs qui peuvent être utilisés pour enduire les éléments du moule comprennent des huiles aux silicones et des cires chlorées telles que des paraffines chlorées, les diméthylpolysiloxanes, des copolymères de diméthylsiloxane et d'oxyde de propylènes etc. De nombreux surfactifs de ce genre sont connus et facilement disponibles. Dans les surfactifs susmentionnés, il convient d'englober des matières particulièrement préférées qui ont un pouvoir surfactif suffisamment grand pour provoquer 12 affaissement des cellules de la couche résineuse de moussage et de mûrissage qui entrent en contact avec les surfaces enduites du moule et la formation de la peau dense sensiblement non cellulaire sur la surface de la mousse de résine. Les surfactifs doivent être appliqués aux surfaces des'éléments du moule entrant en contact avec la mousse en une quantité suffisante pour former une peau diépaisseur et de densité conférant au panneau la résistance et la dureté exigées par les normes classiques de construction. Convenablement, le panneau présente une dureté à l'encontre d'un enfoncement d'au moins ),5, avantageusement d'au moins 3,85, et de préférence d'au moins 4,17 kg/cm, comme déterminé par la méthode ASTM C569 en utilisant un poids de-4,54 kg.Il est souhaitable que le panneau présente-un pourcentage de mémoire élastique, lorsque'il est soumis à un tel essai, d'au moins 25 ffi et de préférence a'au'moins 27 %. Il est connu d'enduire des éléments d'un moule de substan ces à basé de silicones comme agents de décollement pour préparer des résines moulées, comme décrit par exemple dans les brevets des Etats-Unis d'Amerique NO 3 341 646 et No 3 468 911.Toutefois, dans de telles applications, la matière à base de silicones n'est présente que comme agent de décollement et la quantité de cette substance est très faible et insuffisante pour former une peau d'épaisseur et de densité nécessaires pour conférer au panneau isolant la résistance mécanique et la dureté obtenues selon l2in- vention. Selon la présente invention, le surfactif, de préférence la silicone, est appliqué convenablement à la surface des éléments du moule èn une quantité comprise entre 0,1Q7 et 0,645 g/dm2 de mousse. Lorsqu'on applique la silicone aux éléments du moule en une quantité inférieure à 0,107 g/dm de mousse, la peau formée n'a pas une. épaisseur et une dureté suffisantes et présente une résistance à l'enfoncement et une mémoire élastique médiocres. Par ailleurs, lorsque la silicone est appliquée aux éléments du 2 moule en une quantité supérieure à 0,645 g/dm de mousse, la peau tend à devenir fragile et cassante. Pour obtenir des résultats optimaux, on applique le surfactif aux éléments du moule en une quantité comprise entre 0,215 et 0,43 g du surfactif par dm2 de surface entrant en contact avec la mousse. Ces quantités donnent une peau qui est suffisamment tenace pour résister à un dommage physique sans être fragile ou cassante. t1 exemple suivant est donné à titre illustratif} mais non limitatif de l'invention. Exemple On produit une résine de phénol et de formal déhyde (résol) dans un récipient d'une contenance de plusieurs centaines de litres équipé pour la distillation, par condensation du phénol e-t du formaldéhyde én présence d'un catalyseur alcalin. te résol est dosé dans un mélangeur très énergique à grand pouvoir de cisaillement avec les matières suivantes, qui sont données en quantités pondérales par rapport à 100 parties en poids de la résine : -10 parties en poids de pentane normal comme agent de gonflement5 12 parties en poids dlun mélange de 20 % en poids d'acide sulfurique, ae 40 % en poids d'acide toluènesulfonique et de 40 ffi en poids dteau comme agent de mûrissage acide, 5 par ties en poids de nonylphénol éthoxylé comme surfactif, 15 parties en poids d'une fraction aromatique naphtalénique d'huile minérale comme plastifiant, 15 parties en poids dranhydride borique.On dépose le mélange résultant sur un élément d'un moule enduit d'une huile aux silicones en une quantité correspondant à celle indiquée sur le tableau suivant. On place un élément supérieur enduit de la même quantité d'huile aux silicones sur la mousse. De cette manière, l'épaisseur de la mousse est limitée. tes éléments du moule sont maintenus à une température d'environ 60 C. te panneau de mousse résultant présente de chaque côté une pea externe de résine de phénol et de formaldéhyde sensiblement non cellulaire et la peau a une dureté à l'encontre d'un enfoncement et un pourcentage de mémoire élastique correspondant à ceux indiqués sur le tableau suivant TABLEAU g/dm2 Dureté à l'encontre d'un Mémoire ~~~~~~ enfoncement kg/cm2 élastiques % 0,86 2,8 20 0,43 4,27 27 0,286 4,13 29,6 0,071 2,45 14,4 -Comme on le voit sur le tableaux la plage d'application de l'huile aux silicones comprise entre 0,286 et 0,43 g/dm2 donne les meilleurs résultats en ce qui concerne la dureté à ltencontre d'un enfoncement et le pourcentage de ménoire élastique. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et au produit décrits sans sortir du cadre de l'invention. REV:ESTCATIONS 1. Procédé de production dtun élément en mousse de résine de phénol et de formaldéhyde thermodurcie en faisant mousser un mélange d'une résine de phénol et de formaldéhyde ther mociurcie et, pendant le moussage et le mûrissage, en maintenant la résine entre des éléments d'un moule pour limiter ltépaisseur de ltélDment en mousse mûrie, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à enduire la surface des éléments du moule dtun surfactif en une quantité suffisante pour provoquer l'affaissement des cellules de la mousse entrant en contact avec lesdits éléments de manière à former une peau dure non friable de résine thermodurcie sur la mousse. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le surfactif est une huile aux silicones. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le surfactif est une cire chlorée. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le surfactif est présent en une quantité comprise entre 0,107 et 0,645 g/dm de surface du moulue entrant en contact avec la mousse. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le surfactif est présent en une quantité comprise entre 0,215 et 0 > 43 g/dm2 de surface du moule entrant en contact avec la mousse. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résine de phénol et d'aldéhyde est une résine de phénol et de formaldéhyde. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments du moule sont maintenus à une température comprise entre environ 600 et 2000C pendant le moussage et le mûrissage de la résine. 8. Panneau isolant en mousse d'une résine de phénol et d'aldéhyde thermodurcie, caractérisé en ce qu'il présente une peau dure non cellulaire de la résine thermodurcie sur ses surfaces opposées. 9. Panneau selon la revendication 8, caractérisé en ce qutil présente une dureté à l'encontre d'un enfoncement d'au moins 3,5 kg/cm2 lorsqutil est soumis à un poids de 4,54 kg selon la méthode d'essai ASTM C569. 10. Panneau selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il présente une mémoire élastique d'au moins 25 %.