Brevet FR2404509A1 — publié le 19790427

L'invention concerne un appareil à fabriquer des mousses de forme stable et de faible~masse volumique formées de résine urée/ formaldéhyde durcie, Ces mousses peuvent servir par exemple aux usages d'isolation thermique dans l'industrie du bâtiment. On entend par faible masse volumique, dans ce contexte,une masse volumique à l'état sec inférieure à 20 kg/m3 en l'absence de toute charge inerte, ce qui correspond à une teneur en résine solide inférieure à 20 kg/m3. Pour fabriquer des mousses de ce genre, on forme une mousse humide contenant un mélange intime d'une résine et d'un durcisseur de la résine, tous deux étant initialement en solution aqueuse. On peut, par exemple, injecter la mousse humide dans une paroi creuse et la laisser durcir et sécher in situ. Les appareils classiques pour la fabrication de mousses de résine urée/formaldéhyde de faible masse volumique ont divers défauts par suite desquels des conditions optimales de transformation sont difficiles à réaliser, principalement par suite des nombreuses variables qui entrent en jeu.Un des buts de l'invention est de réaliser un appareil permettant de réduire au minimum les effets de certaines au moins de ces variables. Selon l'invention, un appareil à fabriquer des mousses de résine urée/formaldéhyde durcie de faible masse volumique comprend une tête mélangeuse centrifuge définie ci-après. On appelle ici tête mélangeuse centrifuge une enveloppe et un rotor monté de manière à pouvoir.tourner dans celle-ci, l'enveloppe présentant une entrée généralement dirigée axialement par rapport à l'axe de rotation du rotor et une sortie généralement dirigée tangentiellement par rapport à cet axe. De préférence, le rotor est formé d'au moins une pale partant radialement d'un arbre d'entraînement central. Avantageusement, la pale est perforée nour améliorer l'action de brassage. De préférence le rotor porte deux pales situées de part et d'autre de l'arbre, équilibrées dynamiquement par rapport à celui-ci, bienque l'on puisse utiliser plus de deux pales si on le désire. Les pales peuvent aussi présen- ter la forme d'un jeu de tiges ou de barres partant radialement de l'arbre d'entraînement central. De préférence, les pales partent d'un moyeu central de l'arbre d'entraînement, le moyeu présentant une partie conique dirigée vers l'entrée. L'entrée de l'enveloppe peut être décalée relativement à l'axe de l'arbre d'entraînement de manière à assurer une durée maximale de l'action de brassage. De préférence, l'appreil comprend des moyens d'alimentation permettant d'amener de la résine et du durcisseur à l'entree de la tête mélangeuse centrifuge ; les moyens d'alimentation comprennent, de préférence, des moyens générateurs de mousse capables de faire mousser la résine ou le durcisseur ou les deux avant de les amener à l'entrée. Avantageusement, la tête mélangeuse centrifuge est située immédiatement en aval des moyens générateurs de mousse, et si l'un des constituants, résine ou durcisseur, n'est pas transformé en mousse, l'appareil comprend, de préférence,une buse pour amener à l'entrée le constituant non transformé en mousse. De préférence, la buse est située dans l'entrée et dirigée vers le rotor. I1 est normalement plus commode de faire mousser la solution de durcisseur avant de l'incorporer à la résine, mais on peut aussi utiliser l'appareil pour le procédé inverse dans lequel on mélange une mousse de solution de résine à une solution de durcisseur non transformée en mousse. Cependant, en pratique, il est normalement plus facile de faire mousser la solution de durcisseur - qui contient habituellement un surfactif - que la solution de résine qui est visqueuse, spécialement lorsqu' elle est relativement non diluée. Normalement, la solution de résine contient aussi un surfactif mais, étant donné qu'elle est visqueuse, on peut éprouver une difficulté considérable à la mélanger à la solution moussante de durcisseur pour obtenir une mousse humide homogène. Dans les appareils classiques de fabrication de mousse, il est nécessaire d'injecter la solution de résine dans la mousse de durcisseur au moyen d'une buse d' atomisation et c'est ce qui limitait en fait jusqu'ici la teneur en surfactif de la mousse de durcisseur. Une trop forte proportion de surfactif dans le durcisseur utilisé dans les appareils classiques donne une mousse fine qui est très stable, mais qui tend aussi à restreindre la vitesse de dispersion de la résine atomisée et à donner un produit mal mélangé. Cet inconvénient particulier est plus prononcé par temps chaud mais les tentatives visant à y remédier en diminuant la teneur en surfactif du durcisseur peuvent aboutir à des mousses à alvéoles grossiers de stabilité insuffisante. En utilisant la tête mélangeuse centrifuge de l'invention, on peut, dans une large mesure, surmonter les inconvénients ci-dessus puisque l'opération de mélange est forcée. I1 n'est plus nécessaire d'atomiser la résine, de sorte que la teneur en surfactif de la mousse de durcisseur n'est pas -critique, et que l'on peut l'augmen ter au delà des niveaux classiques pour obtenir des mousses fines, homogènes et stables, qui permettent d'utiliser des compositions ayant un temps de gelifi:cation relativement long sans rencontrer 1' inconvénient du mauvais mélange, fréquemment observé avec les appareils classiques. Dans la demande de brevet Grande Bretagne nO 14 714/76 au nom de la présente demanderesse, on prépare la mousse de durcisseur -en faisant passer la solution de durcisseur à travers une colonne de formation de mousse de manière à obtenir une mousse extrêmement fine. Toutefois, cette caractéristique est particulièrement appropriée à la fabrication des mousses particulières à faible contraction décrites dans le texte cité, tandis que la tête mélangeuse centrifuge ici décrite est également applicable à la fabrication de mousses classiques. Comme indiqué plus haut, l'appareil de l'invention peut aussi servir à mélanger une mousse de résine à une mousse de durcisseur. Ce procédé particulier de fabrication de mousses de résine urée/ formaldéhyde, consistant à mélanger la résine et le durcisseur sous la forme de deux mousses, fait l'objet du brevet Grande-Bretagne nO 1 313 103. Afin de mieux faire comprendre l'invention, on décrira maintenant à titre d'exemple un mode d'exécution préférentiel, à propos des dessins schématiques annexés sur lesquels la figure 1 est une vue latérale schématique en coupe d'un appareil générateur de mousse comprenant une tête mélangeuse centrifuge selon l'invention ; la figure 2-une vue latérale en coupe de la tête mélangeuse de la figure 1 la figure 3 une coupe de la tête mélangeuse suivant la ligne 3-3 de la figure 2. Sur la figure 1, une colonne de formation de mousse 4 présente un tuyau d'alimentation 5 auquel sont amenés une solution de durcis seur et de l'air comprimé. La colonne est bourrée de perles de verre 6 et décharge dans un tuyau de raccordement 7 qui la relie à l'entrée 8 d'une tête mélangeuse centrifuge désignée par la réf éren- ce générale 9 et munie d'un tuyau de sortie 11+ Un tuyau d'amenée de résine 16 est aussi prévu à l'entrée de la tête mélangeuse. Comme le montrent les trois figures, la tête mélangeuse 9 comprend une enveloppe 10 de forme cylindrique (dans le plan) contenant un rotor 12 monté de manière à pouvoir tourner dans un ensemble de palier 15 et entraîné par un moteur à air 13 par l'intermédiaire d'un arbre 14.L'enveloppe peut être divisée. (de façon non représentée) suivant une ligne parallèle à. la ligne A-At pour faciliter le nettoyage et/ ou l'entretien. Le rotor porteEquatre pales 17 montées chacune dans un moyeu central 18. Les pales sont perforées pour améliorer 1' action de brassage, et l'ensemble est équilibré dynamiquement autour de l'arbre 14. Dans l'exemple décrit plus loin, les pales ont chacune environ 30 mm de longueur et 20 mm de profondeur et sont percées de trous de 5 mm. L'entrée 8 est essentiellement dirigée sur la tête conique du moyeu 18 car on a observé que cela augmente l'efficacité du mélange. On considèrera maintenant la figure 2 ; l'arbre d'entraînement 14 qui traverse la base de la tête mélangeuse est évidemment une source virtuelle de fuite et, étant donné la nature corrosive des durcisseurs acides.normalement utilisés, un simple palier à douille n'est pas satisfaisant. En conséquence, l'ensemble de palier comprend deux joints annulaires 19 dans un corps 20. Des bagues élastiques 21 poussent les joints contre l'arbre 14. Les joints annulaires sont disposés dos à dos, et le corps est alimenté en graisse 22 venant d'un graisseur sous pression classique à ressort 23, la graisse écartant les joints l'un de l'autre et les poussant contre le corps tout en lubrifiant la zone de contact entre arbre et joints et en repoussant le liquide qui fuit le long de l'arbre.On a trouvé qu'un appareil ainsi construit est à la fois sûr et raisonnablement robuste, malgré la nature corrosive du durcisseur utilisé. Comme on l'a dit plus haut, l'entrée peut être décalée relativement à l'axe de l'arbre 14 et à la sortie comme l'indique le tireté 2 sur la figure 3. Cela assure une durée maximale de l'action de mélange. Exemple Dans une opération concrète, on amène à la colonne 4, à raison de 2 litres/mn une solution de durcisseur acide contenant 1,4 % en poids d'un surfactif. Le tuyau d'alimentation 5 reçoit aussi de l'air à 40 kN/m2 et, dans le tuyau de raccordement 7, il se forme une mousse de durcisseur à faible masse volumique. Dans le cas présent, la colonne a une longueur de 360 mm, un diamètre de 45 mm et elle est bourrée de perles de verre de 6 mm. Une solution aqueuse de résine urée/formaldéhyde contenant 45 % en poids de résine réactive solide est amenée par le tuyau 16, à raison de 2,5 litres/mn et mélangé à la mousse dans le mélangeur 9, le rotor étant mis en rotation à 900 tours/mn. La résine est dans le cas présent celle de désignation commerciale "Beetle BU700", et le durcisseur celui de désignation commerciale-."Beetle FH100", solution acide contenant un surfactif anionique. "Beetle" est une marque commerciale de British Industrial Plastics.Limited. Le produit venant du tyau de sortie 11 est une mousse humide homogène qui, après durcissement et séchage, a une masse volumique finale à sec de 14 kg/m3. REVENDICAtION5 1. Appareil pour la fabrication de mousses de forme stable et de faible masse volumique formées de résine urée/formaldéhyde durcie, caractérise par le fait qu'il comprerilune tête mélangeuse centrifuge. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tête mélangeuse centrifuge comprend un rotor constitué par au moins une pale partant radialement d'un arbre d'entraînement central. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la pale est perforée de manière à améliorer l'action de brassage. 4. Appareil selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que le rotor porte au moins deux pales placées de part et d' autre de l'arbre et équilibrées dynamiquement par rapport à celuici. 5. Appareil selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le rotor comprend un moyeu central présentant une partie conique dirigée vers l'entrée. 6. Appareil selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens d'alimentation permettant d'amener de la résine et du durcisseur à l'entrée. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les moyens d'alimentation comprennent des moyens générateurs de mousse conçus pour faire mousser la résine ou le durcisseur ou les deux avant de les amener à l'entrée. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'entrée de la tête mélangeuse centrifuge est située en aval des moyens générateurs de mousses et gue si l'un des constituants, résine ou durcisseur, n'est pas transformé en moussue, l'appareil comprend une buse pour amener à l'entrée le constituant non transformé en mousse. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la buse est située dans l'entrée et dirigée vers le rotor. 10. Appareil selon une quelconque des revendications I à 9, caractérisé par le fait que l'entrée est disposée, dans l'enveloppe, excentriquement par rapport à l'axe de rotation du rotor de manière à assurer une durée maximale de l'action de brassage. 11. Appareil selon une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que le rotor est entraîné par des moyens extérieurs à 1'enveloppe, par 1'interaédiaixe d'un arbre, et que des moyens d'étanchéité sont prévus pour rendre minimales les pertes de liquide le long de l'arbre. 12. Appareil selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les moyens d'étanchéité comprennent deux anneaux de joint pla cés dos à dos sur l'arbre ainsi que des moyens permettant d'amener entre ces anneaux un lubrifiant sous pression. 13. Mousses durcies de forme stable formées de résine urée/ formaldéhyde et obtenues au moyen d'un appareil selon une quelconque des revendications 1 à 12.