Brevet FR2312357A1 — publié le 19761224

La présente invention concerne un procédé pour façonner la surface de polymères préparés a partir de mélanges liquides, par transformation en mousses en un seul stade l'état libre. Un domaine particulier de l'industrie et des utilisations des matières plastiques est la préparation et l'utilisation de diverses mousses de matieres plastiques. Par suite de leurs excellentes propriétés d'isolation thermique et sonore et de leur élasticité, les mousses de matières plastiques ont des domaines d'utilisation de plus en plus inportants. Un procédé connu, couramment utilisé pour préparer les mousses de matières plastiques, consiste a transformer en mousses en un seul stade et l'état libre, des mélanges liquides. Les mousses les plus caractéristiques que l'on peut ainsi obtenir en blocs sont les mousses souples de polyuréthane qu'on prépare essentiellement en faisant réagir un polyol ayant un poids moléculaire compris entre 250 et 7000 et colportant 2 6 radicaux hydroxy ou atomes d'hydrogene actif avec un isocyanate organique comportant au moins 2 radicaux isocyanato libres, en présence d'un agent tensioactif (de préférence une silicone modifiée par une channe latérale aliphatique) et d'un catalyseur (de préférence une amine tertiaire etion un composé stannique), en utilisant le dioxyde de carbone formé lors de la réaction du compose de type isocyanate avec l'eau et/ou un autre agent de gonflement qui est de préférence le trichlorefluoorméthane. On entend par transformation en mousse a l'état libre, l reactionnel s'éleve librement lors de la formation de la mousse. On peut mettre en oeuvre ce procédé de façon discontinue ou continue. Dans la préparation discontinue, on verse le mélange réac tionnel dans un moule ouvert qui se remplit de la substance se transfor mant en mousse. Les appareils de production continue comportent un melan #lice hélice mouvement alternatif et un transporteur continu place en dessous du mélangeur a hélice, perpendiculairement a la direction du mou vement alternatif. La premiere partiexdu transporteur est légèrement en pente. On fixe au transporteur qui l'entrain une gouttiere de papier de dimensions données qui a généralement une section rectangulaire. Le mélange réactionnel qu'on verse dans la gouttière s'écoule lors de la transfor mation en mousse sur la première section en pente du transporteur sous l'effet de la pesanteur tandis que dans la partie horizontale du transporteur le mélange réactionnel se déplace avec la gouttière. Cet appareil ne permet qu'une régulation partielle des formes et des tailles des blocs produits. Dans le fonctionnement en continu on peut déterminer les dimensions horizontales des blocs en agissant sur la taille du moule, tandis que dans les opérations continues, on peut déterminer les dimensions transversales en agissant sur la distance des parois latérales de la gouttière de papier et les dimensions longitudinales en agissant sur la vitesse du mouvement constant du transporteur, les distances entre les éléments de découpage et/ou les périodes de fonctionnement de ces éléments.Dans le fonctionnement discootinu, on peut régler les hauteurs des blocs en agissant sur la quantité de mélange réactionnel qu'on verse dans le moule, tandis que dans le fonctionnement continu on peut obtenir une régulation plus ou moins précise en réglant le débit d'alimentation du mélange réactionnel qu'on introduit dans le gouttiere de papier mobile et/ou en agissant sur les paramètres cinétiques de la réaction du système chimique qui se transforme en mousse. Pour un débit d'alimentation constant donné, un autre procédé évident pour modifier la hauteur des blocs consiste à modifier la largeur de la gouttière du papier et/ou la vitesse du transporteur. L'imprécision du réglage de la hauteur des blocs est accrue par le fait que l'on ne peut préparer avec les appareils connus que des blocs a surface convexe. On doit donc araser ou refendre les blocs bruts ainsi obtenus après un traitement secondaire pour obtenir des stratifiés ou des plaques d'épaisseur déterminée. Comme les dimensions sont imprécises et la surface convexe, la refente produit 16 à 18 % de déchets et l'arasement environ 32 à 40 % de déchets, ce qui entratne des pertes economiques importantes. Les procédés mis au point pour éliminer ces inconvénients reposent sur le fait que la formation d'une surface convexe avec les substances se transformant en mousse l'état libre peut autre attribuée aux phénomènes d'écoulement des substances visco-élastiques connus en rhéologie. Par conséquent on peut considérer avec une bonne approximation que la surface du bloc se transformant en mousse dans la gouttière de papier correspond au diagramme d'écoulement solidifié d'un liquide s'élevant en écoulement laminaire dans un moule. Ce type d'écoulement est da a la différence entre la pression du gaz formé dans le mélange réactionnel se transformant en mousse et la pression atmosphérique. L'examen des forces qui agissent sur les particules du mélange se transformant en mousse révèle que l'état d'équilibre des particules individuelles est toujours déterminé par la résultante de quatre forces : la force ascensionnelle provoquée par la différence de pression, la force de gravitation, les forces de frottement et la force correspondant la pression atmosphérique. Lors de la transformation en mousse, le pouvoir ascensionnel qui s'exerce sur une particule donnée est supérieur la solre des trois autres forces agissant dans la direction opposée et l'ascension de la surface de la mousse ne s'arfete que lorsque ces forces s'équilibrent.La formation d'une surface convexe est due au fait que les forces de frottement qui agissent entre les particules individuelles de matière plastique sont inférieures a celles qui agissent entre les particules de matière plastique et les parois du moule ou de la gouttière. Par suitfe de cet effet de paroi, la mousse s'élève plus rapidement au milieu du système que le long des parois et de plus la montée de la surface de la mousse s'arrete plus tflt le long des parois. ComMe parfiles forces précitées, la force de gravitation et la pression atmosphérique sont constantes, les procédés antérieurs visant modifier la surface tendent éliiiner les variations locales des forces de frottement ou diminuer l'effet de paroi par action mécanique. Ainsi dans les brevets des Itats-Unis d'Amérique ne 3 553 300 et n0 3 566 448, on monte une courroie au-dessus de la section du transporteur où se produit la transformation en mousse, cette courroie se dépla çant de façon synchrone avec le transporteur et exerçant une pression contrblée sur la surface de la mousse. Dans le brevet espagnol n0 423 434, un rouleau téléscopique se déplaçant sur an chemin de roulement est disposé selon un trajet descendant au-dessus de la section de formation de la mousse. Le brevet australien n0 428 451 suggère l'utilisation d'une gouttière en papier section trapézotdale pour accroître la vitesse d'ascension d la surface de la mousse le long des parois latérales de la gouttière. On sait également élever les parois latérales par rapport au fond de la gouttière ou abaisser le fond de la gouttière par rapport aux parois latérales lors du stade de formation de la mousse. Ce dernier procédé est décrit dans le périodique nUrethane Industrial Digest" 17-18 page 135 (1974). Un inconvénient commun à ces procédés connus de modification de la surface de la mousse est qu'ils nécessitent un appareillage particulier, c'est-à-dire que les appareils actuellement en service ne permettent pas de les mettre en pratique. Un autre inconvénient des procédés connus est qu'ils permettent uniquement de produire des blocs de mousse à sections transversales rectangulaires, bien qu'on recherche de plus en plus des blocs ayant des sections transversales non rectangulaires, en particulier circulaires. L'invention concerne un procédé pour préparer des blocs de mousse ayant des sections transversales diverses qu'on peut mettre en pratique avec un appareillage quelconque. Selon l'invention on maintient un gaz, qui est de préférence l'air, en écoulement forcé le long de la surface du polymère qui se transforme en mousse, perpendiculairement aux parois latérales. L'invention repose sur le principe que l'on peut modifier la demande et faire varier le long de la surface de la mousse la force correspondant à la pression atmosphérique qu'on considérait à ce jour comme rigoureusement inaltérable. Par suite de ces différences locales de pression, on peut modifier la vitesse des particules individuelles du mélange en réaction et modifier la forme de la surface de la mousse de façon considérable. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris a la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés dans lesquels - les figures 1 et 2 montrent la production de blocs de mousse à surfaces planes, et - les figures 3 et 4 montrent la production de blocs de mousse à sections transversales circulaires. Lorsqu'on forme la mousse à l'état libre, sa surface le long de la paroi 1 du moule ou de la gouttière de papier, prend la forme indiquée par les traits discontinus des figures. Selon le mode de réalisation illustré par la figure 1, on dispose un déflecteur 3 en forme de L le long de la paroi 1 et de la surface de la mousse 2, où l'on crée avec une machine débitant de l'air (non représentée sur la figure), un écoulement indiqué par les flèches, c'est- -dire une différence de pression négative par rapport à l'atmosphère le long de la paroi 1, au-dessus de la surface de la mousse 2. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 2, on dispose un déflecteur 4 au-dessus de la totalité de la surface 2 a l'ex ception des bords et l'écoulement de gaz indiqué par les flèches provoque un accroissement local de la pression dans la partie centrale de la surface et une diminution locale le long de la paroi 1. Selon le mode de réalisation illustré par la figure 3, on fait s'écouler de l'air dans la direction indiquée par les flèches en dessous du déflecteur 5 qui couvre la totalité de la surface de la mousse 2, en créant ainsi une surpression le long de la paroi 1 et une chute de pression au milieu de la surface de la mousse 2. Selon le iode de réalisation illustré par la figure 4, on crée un accroissement local de la pression le long de la paroi 1, en faisant s'écouler un gaz autour du déflecteur 6 disposé le long de la paroi 1. L'invention -est illustrée par l'exemple non limitatif suivant. Exemple On prépare un bloc de mousse de polyuréthane souple a partir de diisocyanatotoluène (rapport des isomères : 8/2) et d'un polyéthertriol (ayant un poids moléculaire de 3500) en présence d'un agent émulsifiant et d'octanoate stannique et de diméthyléthanolamine comme catalyseurs, en mélangeant, au système, de l'eau conne agent de gonflement. Le mélange réactionnel a la composition suivante Parties en poids diisocyanatotoluène 38,00 polyol (GLENDIOL FC 3501) 100,00 eau 3,00 agent émulsifiant (SILICONE L-540) 0,75 octantate stannique 0,26 diméthyléthanolamine 0,30. On introduit le mélange réactionnel ayant la composition ci-dessus par l'intermédiaire du mélangeur a hélice d'un appareil classique à former les mousses, dans une gouttière de papier de section transversale déterminée, en mouvement constant. Au-dessus de la zone de transformation en mousse, on dispose un déflecteur 3, long de 2000 mm, situé à 50 mm de chacune des parois 1 (voir figure 1), on crée une aspiration entre la paroi 1 et le déflecteur 3 avec un ventilateur ayant un débit nominal de 3000 m3lh et la différence de pression négative créée donne une surface lisse 2 à la mousse. Selon les expériences de la demanderesse, on doit ajuster la différence de pression locale à une valeur ne dépassant pas de préférence 0,2 bar. On peut faire passer un gaz quelconque sur la surface cependant on préfère particulièrement l'air. L'avantage principal du procédé de l'invention est qu'on peut l'adapter très simplement a tout appareil de structure classique ou à tout dispositif de façonnage. Le procédé permet également de préparer des blocs ayant des sections transversales circulaires et de régler la densité du bloc obtenu. La quantité de déchets formés dans la mise en oeuvre ultérieure des blocs obtenus est inférieure de 6 8 71 celle des techniques classiques. REVENDICATIONS 1. Procédé pour façonner la surface de polymères préparés à partir de mélanges liquides qu'on transforme en mousse en un seul stade a l'état libre, caractérisé en ce qu'on provoque un écoulement forcé d'un gaz qui est de préférence l'air le long de la surface du polymère se transformant en mousse, perpendiculairement aux parois latérales. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on crée une différence de pression locale d'au plus 0,2 bar par rapport la pression atmosphérique, le long de la surface du polymère se transformant en mousse. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on crée une différence de pression locale négative le long des parois latérales. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on crée une différence de pression locale positive dans la partie centrale de la surface. 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on crée une différence de pression locale positive le long des parois latérales. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 ou 5, caractérisé en ce qu'on crée une différence de pression locale négative dans la partie centrale de la surface.