Brevet FR2548197A1 — publié le 19850104

Procédé de fabrication de mousses liquides de résines thermodurcissables, notamment de polyuréthane, et mousses obtenues. La présente invention a trait à un procédé de fabrication de mousses liquides de résines thermodurcissables et notamment de polyuréthane ainsi qu'aux mousses liquides obtenues Ces mousses liquides sont destinées à être ensuite polymérisées ou thermodurcies pour réaliser 10 des matériaux synthétiques alvéolaires dont la densité est de préférence inférieure à 900 g/l, par exemple par moulage. Jusqu'à présent, lorsque l'on désire fabriquer des éléments en matière synthétique alvéolaire, tels que 15 par exemple des mousses polyuréthane, on utilise des agents moussants chimiques qui permettent la formation de bulles de gaz à température élevée, provoquant ainsi la formation d'une mousse expansée pendant la polymérisation qui doit s'effectuer dans un moule convenable De tels procédés 20 présentent cependant de nombreux inconvénients, en particulier la nécessité d'utiliser des agents moussants particuliers, difficiles à manier car ils exercent une forte poussée sur les parois des moules lors de l'expansion. Afin de remédier à ces inconvénients, on a déjà 25 prévu de réaliser des mousses liquides de résines polyester insaturé par incorporation mécanique d'un gaz à la résine liquide à l'intérieur d'une turbine Un tel procédé est cependant complexe et nécessite un matériel onéreux et difficile à conduire. La présente invention se propose de remédier à ces inconvénients et de fournir un procédé de formation de mousses liquides de résines thermodurcissables et notamment de polyuréthane, qui soit simple, pratique, peu onéreux et de réglage facile. Un autre objectif de l'invention est de fournir des mousses liquides de telles résines qui soient stables, faciles à mettre en oeuvre et d'un prix de revient économique. Un autre objectif encore de l'invention est 15 de fournir des mousses n'exerçant que de faibles poussées sur les moules lors de la polymérisation et permettant donc d'utiliser des moules légers et économiques. L'invention a pour objet un procédé de fabrication de mousses liquides de résine thermodurcissable, 20 par incorporation d'un gaz, ou mélange de gaz, inerte dans la résine liquide, caractérisé en ce que l'on ajoute à la résine un ou des agents émulsifiants et stabilisants et que l'on fait passer sous pression la résine, de préférence une résine polyuréthane, ainsi que le gaz sous pres25 sion dans un mélangeur statique par division. Les mélangeurs statiques par division, dans le sens de la présente invention, comprennent les mélangeurs d'un type en soi déjà connu, utilisés jusqu'à présent pour réaliser des mélanges entre liquides, comprenant 30 une première entrée et au moins une deuxième entrée, un système de chicanes divisant les flux liquides et facilitant le mélange, et une sortie pour le mélange. Cependant, on peut aussi utiliser une simple grille à fines mailles, telle que par exemple les filtres 35 métalliques usuels utilisés sur les circuits de résine sous pression pour filtrer les impuretés, en amenant en amont du filtre un flux de résine sous pression dans lequel on injecte le gaz sous pression. L'invention repose sur la constatation surprenante qu'il est ainsi possible d'obtenir des émulsions liquide-gaz formant des mousses de faible densité à partir de résines qui étaient considérées comme se prêtant particulièrement mal à la dissolution de gaz, au point que toute idée de fabrication mécanique de ces mousses avait été écartée par la technologie en question, sauf dans 10 le cas particulier des résines polyesters ou, comme précité, il avait été prévu un dispositif mécanique particulièrement complexe, à savoir une turbine. Conformément à l'invention, on introduit dans le mélangeur statique, la résine à une pression d'entrée 15 suffisante pour permettre un bon écoulement de la résine liquide dans les chicanes du mélangeur, malgré l'importante perte de charge de celui-ci, cette pression dépendant de la viscosité du liquide et croissant avec elle, et l'on introduit le gaz à une pression voisine suffisante 20 pour obtenir le débit de gaz voulu. La pression utilisée, pour des produits ayant une viscosité allant de 0,2 à 300 poises et de préférence de 4 à 20 poises, est avantageusement comprise entre 5 et 300 bars et de préférence entre 10 et 100 O bars. La pression du gaz est réglée, si besoin par tâtonnement, de façon à obtenir le débit désiré de gaz pénétrant dans la résine, étant entendu que d'une façon générale, au-delà d'une pression limite de gaz, dépendant notamment de la viscosité du liquide et de sa capacité 30 de dissolution, il n'est plus possible d'augmenter la teneur en gaz de la mousse. Comme précité, la résine a reçu une quantité efficace d'un agent émulsifiant Un tel agent peut notamment être un agent tensio-actif usuel soluble dans la 35 résine considérée, par exemple à base de silicones En outre, elle a reçu une quantité efficace d'un agent stabi- lisant l'émulsion, qui peut être, le cas échéant, l'agent tensio-actif émulsifiant. La résine liquide, qui peut déjà comporter des additifs nécessaires au thermodurcissage, chemine à travers 5 le mélangeur en se divisant en une grande quantité de flux individuels éventuellement divisés à nouveau, tout en dissolvant progressivement le gaz injecté dans le mélangeur et ceci jusqu'à la sortie o, rejoignant la pression atmosphérique, le mélange se transforme en mousse par 10 détente du gaz dissous. L'invention est particulièrement applicable à la formation de mousses liquides de résines polyuréthane. Elle peut cependant être appliquée à d'autres matières telles que les résines polyester, époxy, et phénoliques. Les résines peuvent être purement liquides ou chargées de charges minérales organiques, fibreuses ou pulvérulentes ou autres. La densité de la mousse liquide, et donc de la matière synthétique polymérisée expansée finalement 20 désirée, peut être avantageusement de l'ordre de 500 g par kg mais peut varier autour de cette valeur en fonction d'une part des pressions choisies et d'autre part des débits respectifs de gaz et de résine Bien entendu, cette densité peut être très différente si la résine a reçu 25 une charge. Le gaz utilisé peut avantageusement être de l'azote. Les mousses utilisées peuvent ensuite être durcies, par exemple dans un procédé de moulage ou de toute 30 autre manière En particulier, l'invention se prête à la fabrication en continu ou en discontinu de toutes quantités de mousses. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description sui35 vante, faite à titre d'exemplesnon limitatifs. Exemple 1 La résine utilisée est une résine polyuréthane à base d'un polyol vendu sous la dénomination CARADOL 520 par la société française SHELL CHIMIE et d'un isocyanate vendu sous la dénomination CARADATE 30 par cette société, dans le rapport 100/135 en poids Avant 5 la composition de la résine, le polyol a été débarrassé de sa teneur en eau par tamisage moléculaire puis a reçu l'adjonction d'un émulsifiant à base de silicone dans une proportion de 0,5 % du poids de résine. Le polyol et l'isocyanate sont adressés séparé10 ment par leurs pompes doseuses respectives dans les proportions précitées, à une simple chambre de mélange dans laquelle débouche également l'arrivée de gaz Un catalyseur usuel est également mélangé à la résine La viscosité du mélange est d'environ 6 poises. La pression des deux composants liquides est de 40 bars Le débit de résine observé est de 6 kg/mn. L'azote est introduit à une pression suffisante pour obtenir un débit de 20 litres/mn. Le mélangeur statique est un mélangeur du com20 merce, de 30 cm de long et 25 cm de diamètre. Il se forme à la sortie du mélangeur une émulsion constituant une mousse stable liquide ayant une densité de 500 g/l La mousse reste stable pendant au moins 30 mn. La mousse a été disposée à l'intérieur d'un moule puis démoulée après polymérisation à température ambiante pendant 30 mn Le produit expansé dur obtenu a une densité de 500 g/l. Exemple 2 La résine utilisée est un polyester 30 insaturé de composition suivante: propylène-glycol: 29,06 kg diethylène-glycol: 12,16 kg anhydride maléique: 24,43 kg anhydride phtalique 35,37 kg Le mélange est dilué dans du styrène à raison de 40 % de styrène par rapport au total, avec adjonction de 0,5 %, en poids, 35 d'un tensio-actif à base de silicone La viscosité du mélange est d'environ 5 poises. La résine est adressée par une pompe à 70 bars à travers une canalisation, ayant un diamètre interne de 6 mm, dans laquelle on introduit le gaz Le débit de résine est de 5 kg/mn et le débit d'azote résultait d'une 5 pression d'azote de 30 bars L'ensemble gaz-résine passe ensuite à travers un filtre métallique et arrive dans une simple chambre de mélange dans laquelle on introduit un catalyseur usuel, suivie d'un mélangeur statique à spirales du commerce. A la sortie du mélangeur se forme une mousse liquide, ayant une densité de 550 g/l, qui est stable pendant au moins 30 mn La mousse a été coulée dans un moule de panneau plan comprenant un renfort en fibres de verre puis polymérisée à température ambiante en 90 mn. REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication de mousses liquides de résine thermodurcissables, par incorporation d'un gaz ou mélange de gaz inerte dans la résine liquide, caracté5 risé en ce que l'on ajoute à la résine un ou des agents émulsifiants et stabilisants et que l'on fait passer la résine sous pression ainsi que le gaz sous pression dans un mélangeur statique par division. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé 10 en ce que l'on utilise une résine polyuréthane. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans le cas o la résine contient de l'eau, on élimine préalablement cette teneur en eau. 4 Procédé selon l'une des revendications 2 15 et 3, caractérisé en ce que l'on amène séparément les composants de la résine pour les mélanger au niveau du mélangeur statique par division. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise une résine choisie dans le groupe 20 des résines polyester insaturé, époxy et phénoliques. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on utilise, pour les produits ayant une viscosité allant de 0,2 à 300 poises, une pression comprise entre 5 et 300 bars et notamment 25 entre 10 et 100 bars, la pression croissant avec la viscosité. 7 Mousse liquide de résine obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.