Brevet FR2528762A1 — publié le 19831223

La présente invention concerne le domaine de la fabrication de panneaux minces plans ou moulés à base de mousse de polystyrène, et a pour objet un procédé de fabrication d'un tel panneau en mousse de polystyrène armée de fibres de verre et imprégnée de polyuréthane. L'invention a également pour objet un panneau ainsi obtenu. La fabrication de mousse de polystyrène est connue en soi. Elle consiste généralement à préexpanser des billes de polystyrène non expansées d'une densité de 600 g/litre pour les amener à une densité de 50 à 100 g/litre par passage à la chaleur, puis à remplir un moule avec ces billes préexpansées, à chauffer l'intérieur du moule, par exemple par passage de vapeur, de manière à provoquer l'expansion finale des billes et leur solidarisation les unes aux autres, et ainsi à obtenir une mousse de polystyrène. La mousse ainsi obtenue se présente sous forme d'un produit léger, économique, et bon isolant thermique et est d'une utilisation particulièrement intéressante dans le domaine de l'emballage et de l'isolation thermique. Une telle mousse est cependant cassante, et peu rigide, de sorte que son utilisation en faibles épaisseurs est impossible, et elle subit un retrait continu pendant plusieurs mois après sa fabrication, ce qui exclut son utilisation pour la réalisation de pièces ou de panneaux à géométrie précise. En outre, sa tenue à la température qui n'excède pas 800 C à 850 C, ne permet pas son utilisation pour des pièces pouvant être portées à des températures supérieures, et sa structure compacte à cellules fermées en fait un réverbérant des ondes sonores, ce qui l'exclut pour toutes utilisations où une certaine absorption phonique est demandée. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a, en effet, pour objet un procédé de fabrication d'un panneau plan ou moulé en mousse de polystyrène armée de fibres de verre et imprégnée de polyuréthane, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à enduire par aspersion un mat de fibres de verre avec un mélange constitué, d'une part, d'un polyol activé avec un catalyseur, un activateur, et éventuellement une huile silicone, et, d'autre part, d'un isocyanate, au moyen d'une machine d'enduction à au moins deux composants réalisant en continu un mélange intime des produits, à disposer le mat de fibres de verre imprégné obtenu sur un support constitué par une feuille plastique, un textile tissé ou non tissé, une feuille de papier, un carton, ou analogue, puis à munir la face supérieure du mat de fibres de verre, par pulvérisation pneumatique, ou d'autre manière, d'une couche de billes. de polystyrène préalablement préexpansées à la chaleur d'une épaisseur de 2 à 6 mm, pénétrant le mat de fibres de verre en comblants ses interstices et reposant pour une partie d'entre elles sur le support formant barrière, à déposer ensuite un deuxième mat de fibres de verre imprégné de mélange polyol activé - isocyanate, identique au premier, sur la couche de billes de polystyrène, dont les billes supérieures pénètrent dans ledit mat en comblant ses interstices, à munir alors la face supérieure de ce deuxième mat d'une couverture sous forme d'un papier, d'un textile tissé ou non tissé, d'une feuille de carton, d'une feuille de plastique, ou autre, présentant un aspect neutre ou décoratif, et enfin à soumettre le sandwich ainsi réalisé à une température comprise entre 1000 C et 1300 C pendant une durée comprise entre 30 et 120 secondes de manière à réaliser une expansion complète et une solidarisation des billes de polystyrène préexpansées, et simultanément une formation par polymérisation d'un élastomère de polyuréthane, le sandwich pouvant être soumis à la température, soit par passage en étuve, soit entre deux plaques chauffantes le comprimant très légèrement pour la réalisation de panneaux plans à surface nette et uniforme, soit encore par mise en place entre une matrice et un poinçon chauffant permettant l'obtention de panneaux moulés. L'invention a également pour objet un panneau obtenu par application du procédé décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué par deux mats de fibres de verre enduits d'un mélange polyol activéisocyanate, qui est polymérisé sous forme d'un élastomère de polyuréthane, renfermant en sandwich une couche de polystyrène expansé pénétrant intimement dans les mats de fibres de verre, et par des couches extérieures de support neutres ou décoratives, en feuille de papier, en feuille plastique, en textile tissé ou non tissé, en carton, ou analogue, ce panneau étant, soit sous forme de plaque plane légèrement pressée ou non, soit sous forme de panneaux moulé. L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en élévation latérale d'un dispositif d'enduction de mat de fibres de verre la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 d'une variante de réalisation du dispositif la figure 3 est une vue partielle en coupe d'un panneau conforme à l'invention avant expansion définitive et solidarisation entre elles des billes de polystyrène la figure 4 représente en coupe le panneau de la figure 3 après ladite expansion définitive la figure 5 représente en coupe une variante de réalisation du panneau de la figure 3, et la figure 6 est une vue analogue à celle de la figure 4 du panneau de la figure 5. Le procédé de fabrication d'un panneau plan ou moulé en mousse de polystyrène armée de fibres de verre et imprégnée de polyuréthane consiste à enduire par aspersion un mat de fibres de verre 1, avec un mélange constitué, d'une part, d'un polyol activé avec un catalyseur, un activateur, et éventuellement une huile silicone, et, d'autre part, dun isocyanate, au moyen d'une machine 2 à au moins deux composants, qui réalise en continu le mélange intime des produits et l'asperge sur le mat 1. La machine 2 est constituée par deux cuves 3 et 4 contenant respectivement le polyol activé et l'isocyanate, et qui sont reliées par deux pompes 5 à une te te de mélange 6, vers laquelle les pompes 5 véhiculent régulièrement sous pression les produits des cuves 3 et 4.La tête de mélange 6 réalise en continu le mélange des deux produits et le projette en fines gouttelettes sur le mat de fibres de verre 1, qui est véhiculé sur un tapis roulant 7. Les mats de fibres de verre utilisés présentent avantageusement un poids de l'ordre de 150 à 300 g/m2 et une épaisseur comprise entre 0,5 et 1 mm. Le mat de fibres de verre imprégné ainsi obtenu est disposé sur un support 8 (figure 3) sous forme d'une feuille plastique, d'un textile tissé ou non tissé, d'une feuille de papier, d'un carton, ou analogue, et une couche 9 de billes de polystyrène préexpansées d'une épaisseur comprise entre 2 et 6 mm est épandue, par exemple par pulvérisation pneumatique, sur le mat 1, dont les interstices sont comblés par les billes inférieures dont certaines reposent sur le support 8, qui forme barrière. Les billes de polystyrène utilisées sont avantageusement du type de celles connues sous la dénomination commerciale Styropore de la société BASF et présentent une densité de départ de 600 g/litre et de 50 à 100 g/litre après préexpansion par passage à la chaleur, vapeur ou autre. Sur la couche 9 de billes préexpansées est disposé un deuxième mat imprégné 1 identique au premier, et dont les interstices sont pénétrés par les billes supérieures de la couche 9. Le deuxième mat 1 est alors recouvert d'un support 8', qui peut être identique au support 8 et être constitué en papier, en textile tissé ou non tissé, en feuille plastique, ou en carton, et peut présenter un aspect neutre ou décoratif. Le sandwich ainsi réalisé est alors soumis à une température comprise entre 1000 C et 1300 C pendant une durée comprise entre 30 et 120 secondes par passage dans une étuve, ou par mise en place entre deux plaques chauffantes avec très légère compression pour obtenir des panneaux plans à surface netteet uniforme (figure 4), ou encore par chauffage entre un poinçon et une matrice en forme pour l'obtention de panneaux moulés. Sous l'effet de ce chauffage, les billes préexpansées s'expansent complètement et se solidarisent les unes aux autres en formant une mousse de polystyrène, et, simultanément, le polyol activé et l'isocyanate réagissent pour former par polymérisation un élastomère de polyuréthane. Le mélange polyol activé - isocyanate présente avantageusement la composition suivante A. Isocyanate : 50 parties d'un isocyanate MDI tel que celui connu sous la dénomination commer ciale Desmodur 44 V 20 de la société Bayer B. Polyol : 100 parties d'un polyol du type connu sous la dénomination commerciale Desmophen 3.900 de la société Bayer Activateur : 0,05 à 0,3 partie d'un activateur tel que celui connu sous la dénomination commerciale Dabco Catalyseur : 0,1 à 0,3 partie d'un catalyseur tel que les sels d'étain. Grâce au mode de réalisation décrit ci-dessus, il est possible de réaliser des panneaux plans ou moulés présentant une épaisseur finale comprise entre 3 et 8 mm 2 et un poids compris entre 400 et 800 g/m2, dont 30 à 150 g d'élastomère de polyuréthane. Conformément à une variante de réalisation de l'invention, non représentée aux dessins annexés, le panneau est constitué par une superposition de plusieurs couches alternées de mat de fibres de verre et de billes de polystyrène préexpansées. Il est ainsi possible d'obtenir de plus grandes épaisseurs finales des panneaux. Selon une variante de réalisation du procédé conforme à l'invention, pour un traitement de mat de fibres de verre 1' de grande épaisseur, l'aspersion du mélange polyol activé - isocyanate est effectuée sur les deux faces du mat 1' par passage de ce dernier sous une première machine d'enduction 2' au moyen d'un tapis roulant 10, puis par passage sous une deuxième machine d'enduction 2" au moyen d'un autre tapis roulant 11 recevant le mat 1' retourné et fonctionnant en sens inverse du tapis 10, le mat 1' ainsi enduit étant évacué par un troisième tapis roulant 12 (figure 2). Les machines d'enduction 2' et 2" sont identiques à la machine 2 décrite plus haut. Selon une autre caractéristique de l'invention, et comme le montrent les figures 5 et 6, les mats de fibres de verre sont remplacés par une nappe 13 de fibres de verre de type monofilament, qui est enduite sur l'une ou sur ses deux faces d'un mélange polyol activé isocyanate, et qui est disposée sur un support 14 sous forme d'une feuille plastique, d'un textile tissé ou non tissé, d'une feuille de papier, d'un carton, ou analogue, et est munie d'une couche 15 de billes de polystyrène préexpansées d'une épaisseur comprise entre 2 et 6 mm dont les billes de la partie inférieure pénètrent la nappe 13 en comblant ses interstices et reposent en partie sur le support 14 formant barrière, un autre support 16 analogue au support 14 et présentant un aspect neutre ou décoratif recouvrant la couche de billes 15, le sandwich ainsi réalisé étant soumis à une température comprise entre 100 C et 130O C pendant une durée comprise entre 30 et 120 secondes, par passage en étuve, entre des plaques chauffantes sous une légère pression, ou entre un poinçon et une matrice en forme et chauffants. La nappe de fibres de verre de type monofilament peut avantageusement être une nappe connue sous la dénomination commerciale Unifilo présentant un poids compris entre 150 et 300 g/m2 et une épaisseur comprise entre 2 et 5 mm. Grâce à l'invention, il est possible de réaliser un panneau en mousse de polystyrène armée, renforcée de fibres de verre et d'élastomère de polyuréthane, ce panneau pouvant être plan et muni ou non de surfaces lisses et uniformes, ou encore moulé. Les panneaux obtenus par application du procédé conforme à l'invention présentent une mousse très résistante et non cassante permettant la réalisation de panneaux d'une épaisseur minimum de 2 mm légers et rigides. Ces panneaux ne subissent pas de retrait après fabrication, de sorte qu'ils peuvent être utilisés pour la fabrication de pièces à géométrie précise et d'excellente stabilité dimensionne le. En outre, la tenue à la température est améliorée, ainsi que les caractéristiques d'absorption phoniques, le produit présentant une perméabilité aux ondes sonores au travers des fibres de verre. Enfin, le module de rigidité en flexion permet d'atteindre.1200 à 1600 Newton pour une épaisseur de 4,5 mm, soit l'équivalent d'un carton ondulé double face de même épaisseur. L'invention trouve son application dans le domaine de la fabrication de produits variés, tels que des panneaux d'habillage pour véhicule automobile ou pour le bâtiment, des conteneurs d'emballage, des panneaux d'isolation, etc. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments, ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. -REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un panneau plan ou moulé en mousse de polystyrène armée de fibres de verre et imprégnée de polyuréthane, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à enduire par aspersion un mat de fibres de verre (1) avec un mélange constitué, d'une part, d'un polyol activé avec un catalyseur, un activateur, et éventuellement une huile silicone, et, d'autre part, d'un isocyanate, au moyen d'une machine d'enduction (2) à au moins deux composants réalisant en continu un mélange intime des produits, à disposer le mat de fibres de verre (1) imprégné obtenu sur un support (8) constitué par une feuille plastique, un textile tissé ou non tissé, une feuille de papier, un carton, ou analogue, puis à munir la face supérieure du mat de fibres de verre (1), par pulvérisation pneumatique, ou d'autre manière, d'une couche (9) de billes de polystyrène préexpansées à la chaleur d'une épaisseur de 2 à 6 mm, pénétrant le mat de fibres de verre (1) en comblant ses interstices et reposant pour une partie d'entre elles sur le support (8) formant barrière, à déposer ensuite un deuxième mat de fibres de verre (1) imprégné de mélange polyol activé - isocyanate, identique au premier, sur la couche (9) de billes de polystyrène; dont les billes supérieures pénètrent dans ledit mat (1) en comblant ses interstices, à munir alors la face supérieure de ce deuxième mat (1) d'une couverture (8') sous forme d'un papier, d'un textile tissé ou non tissé, d'une feuille de carton, d'une feuille de plastique, ou autre, présentant un aspect neutre ou décoratif, et enfin à soumettre le sandwich ainsi réalisé à une température comprise entre 1000 C et 1300 C pendant une durée comprise entre 30 et 120 secondes de manière à réaliser une expansion complète et une solidarisation des billes de polystyrène préexpansées, et simultanément une formation par polymérisation d'un élastomère de polyuréthane, le sandwich pouvant être soumis à la température, soit par passage en étuve, soit entre deux plaques chauffantes le comprimant très légèrement pour la réalisation de panneaux plans à surface nette et uniforme, soit encore par mise en place entre une matrice et un poinçon chauffant permettant l'obtention de panneaux moulés. 2. Procédé, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les mats de fibres de verre utilisés présentent avantageusement un poids de l'ordre de 150 à 300 g/m2 et une épaisseur comprise entre 0,5 et 1 mm. 3. Procédé, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les billes de polystyrène utilisées sont avanta geusement du type de celles connues sous la dénomination commerciale Styropore de la société BASF et présentent une densite de départ de 600 g/litre et de 50 à 100 g/litre après préexpansion par passage à la chaleur, vapeur ou autre. 4. Procédé, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange polyol activé - isocyanate présente avantageusement la composition suivante A. Isocyanate : 50 parties d'un isocyanate MDI tel que celui connu sous la dénomination commerciale Desmodur 44 V 20 de la société Bayer B. Polyol : 100 parties d'un polyol du type connu sous la dénomination commerciale Desmophen 3.900 de la société Bayer. Activateur : 0,05 à 0,3 partie d'un activateur tel que celui connu sous la dénomination commerciale Dabco Catalyseur : 0,1 à 0,3 partie d'un catalyseur tel que les sels d'étain. 5. Panneau obtenu par application du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué par deux mats de fibres de verre (1) enduits d'un mélange polyol activé - isocyanate, qui est polymérisé sous forme d'un élastomère de polyuréthane, renfermant en sandwich une couche de polystyrène expansé (9) pénétrant intimement dans les mats de fibres de verre, et par des couches extérieures de support neutres ou décoratives (8, 8'), en feuille de papier, en feuille plastique, en textile tissé ou non tissé, en carton, ou analogue, ce panneau étant, soit sous forme de plaque plane légèrement pressée ou non, soit sous forme de panneau moulé. 6. Panneau suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le panneau est constitué par une superposition de plusieurs couches alternées de mat de fibres de verre et de billes de polystyrène préexpansées. 7. Procédé, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, pour un traitement de mat de fibres de verre (1') de grande épaisseur, l'aspersion du mélange polyol activé - isocyanate est effectuée sur les deux faces de mat tel') par passage de ce dernier sous une première machine d'enduction (2' ) au moyen d'un tapis roulant (10), puis par passage sous une deuxième machine d'enduction (2") au moyen d'un autre tapis roulant (11) recevant le mat (1') retourné et fonctionnant en sens inverse du tapis (10), le mat (1') ainsi enduit étant évacué par un troisième tapis roulant (12). 8. Panneau, suivant l'une quelconque des revendications 5 et 6, obtenu par application du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 et 7, caractérisé en ce que les mats de fibres de verre sont remplacés par une nappe (13) de fibres de verre de type monofilament, qui est enduite sur l'une ou sur ses deux faces d'un mélange polyol activé - isocyanate, et qui est disposée sur un support (14) sous forme d'une feuille plastique, d'un textile tissé ou non tissé, d'une feuille de papier, d'un carton, ou analogue, et est munie d'une couche (15) de billes de polystyrène préexpansées d'une épaisseur comprise entre 2 et 6 mm dont les billes de la partie inférieure pénètrent la nappe (13) en comblant ses interstices et reposent en partie sur le support (14) formant barrière, un autre support (16) analogue au support (14) et présentant un aspect neutre ou décoratif recouvrant la couche de billes (15), le sandwich ainsi réalisé étant soumis à une température comprise entre 1000 C et 1300 C pendant une durée comprise entre 30 et 120 secondes, par passage en étuve, entre des plaques chauffantes sous une légère pression, ou entre un poinçon et une matrice en forme et chauffants. 9. Panneau, suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la nappe de fibres de verre de type monofilament peut avantageusement être une nappe connue sous la dénomination commerciale Unifilo présentant un poids compris entre 150 et 300 g/m2 et une épaisseur comprise entre 2 et 5 mm.