Brevet FR2543962A1 — publié le 19841012

à La présente invention se rapporte à des particules expansibles de polymère styrénique telles que des particules expansibles de polystyrène Plus particulièrement, la présente invention se rapporte à des particules expansibles dont l'utilité, pour la fabrication d'articles en mousse, est accrue du fait de la réduction de l'inflammabilité On connaît les particules expansibles de polymère styrénique ainsi que les articles produits à partir de ces particules Ces articles consistent notamment en panneaux isolants pour la construction, objets à effet décoratif, matériel d'étalage, nouveautés, matériaux de rembourrage, dispositifs flottants, récipients pour boissons chaudes ou froides, glacières portatives etc Les principales qualités d'utilisation de tels articles expansés sont leur faible poids,et leurs bonnes qualités isolantes. Les particules de polymère expansible sont générale- ment préparées en imprégnant les particules de 1 à 20 % en poids d'un agent d'expansion ou gonflant approprié, tel le pentane. Pour fabriquer les articles en mousse, les particules imprégnées ou billes, sont d'abord soumises à une préexpan- sion pendant laquelle les billes sont chauffées par de la vapeur dans un espace ouvert afin d'obtenir des billes préexpansées à densité relativement faible Ensuite, ces billes préexpansées sont placées à l'intérieur du moule fermé et on effectue l'expansion finale par introduction de vapeur supplémentaire, puis on refroidit et on enlève l'article moulé hors du moule. Pour certaines applications des produits en mousse, il est nécessaire qu'ils aient une tendance réduite à l'inflammation Ceci est particulièrement vrai pour les articles ou panneaux en mousse employés dans le domaine de la construction Bien que l'état antérieur de la technique décrive un certain nombre d'additifs ignifugeants, le domaine reste très ouvert à des améliorations. Il a été trouvé que l'on peut obtenir des articles en mousse, finis, ayant une tendance réduite à l'inflamma- tion, en produisant ces articles à partir de particules -2- expansibles de polymère styrénique contenant un agent gonflant, une petite quantité de bis(allyl éther) de tétra- bromobis-phénol A et une petite quantité de dibromoéthyldi- bromocyclohexane On a constaté que la combinaison de ces deux additifs donne un effet de synergie pour la réduction de l'inflammabilité des articles finis, en mousse; l'effet de la combinaison de ces deux additifs du point de vue réduction de l'inflammabilité est de loin supérieur à ce que l'on pouvait attendre théoriquement de la somme des effets de chacun des additifs lorsqu'ils sont utilisés seuls. Dans un récipient muni d'un agitateur, on a intro- duit 100 parties en poids d'eau, 2 parties en poids de phosphate tricalcique, 0,5 parties en poids de docécyl- benzènesulfonate sodique, 100 parties en poids de billes de polystyrène ayant un diamètre d'environ 1 mm et 8,0 parties en poids de n-pentane Dans les exemples qui suivent, on a également ajouté les additifs ignifugeants dans les quantités indiquées. On a chauffé le récipient à une température de 102-1100 C et on l'a maintenu dans cette gamme de température pendant 7 à 10 heures tout en agitant Ensuite, on a refroi- di le récipient à température ambiante, on a acidifié le contenu avec de l'acide nitrique, on a récupéré les billes du milieu aqueux, on les a lavées à l'eau et séchées à l'air à la température ambiante. Pour la préexpansion, on a placé les billes dans un récipient muni d'agitateurs et de dispositifs permettant de faire passer de la vapeur à 34 k Pa à travers les billes, pendant environ 2 minutes Les billes préexpansées avaient un diamètre d'environ 5 mm. Afin de tester les qualités et les caractéristiques des articles moulés, finis, on a employé un moule d'essai de 15 cm x 30 cm x 15 cm, muni d'une double enveloppe et d'un système d'injection de vapeur dans le contenu du moule On a rempli partiellement le moule de billes pré- expansées,on ferme, et on a fait passer de la vapeur à travers le moule à 1040 C pendant environ 10 à 20 secondes. -3- On a laissé ensuite refroidir l'article moulé, pour qu'on puisse l'enlever du moule. On a préparé des échantillons d'articles moulés, en mousse, avec ou sans incorporation des additifs réduisant l'inflammabilité Les exemples suivants illustrent les résultats comparatifs obtenus. Exemple Afin de mesurer les caractéristiques d'inflammabi- lité d'articles finis, moulés en mousse, on a découpé au moyen d'un fil chaud hors du bloc moulé une bande d'essai ayant les dimensions 23 cm x 10 cm x 1,3 cm La bande d'essai était supendue verticalement, avec sa plus grande dimension en position verticale On a dirigé une flamme de gaz de 1,3 cm de long contre la bande à environ 2,5 cm au-dessus de sa base, jusqu'à inflammation de la bande, puis on a écarté la flamme On a alors mesuré la hauteur et la largeur de la surface brûlée, et à l'aide de ces deux valeurs, on a établi une évaluation comime indiqué au Tableau 1; l'évaluation 1 signifie que le résultat est excellent, tandis que l'évaluation 4 correspond à un résultat médiocre. Tableau 1 Evaluation Hauteur de surface brûlée Largeur de surface brillée 1 O à 10 cm 3 à 4 cm 2 plus grand que 10 plus grand que 4 jusque 16 cm jusque 6 cm 3 plus grand que 16 plus grand que 6 jusque 20 cm jusque 8 cm 4 plus grand que 20 plus grand que 8 cm Le bis(allyl éther) de tétrabromobisphénol A utilisé était un solide cristallin blanc, ayant un poids moléculaire de 623,9, une teneur en brome de 51,29 % en poids et un point de fusion de 110-1200 C Le dibromoéthyldibromocyclo- hexane employé était une poudre blanche cristalline ayant un poids moléculaire de 428, une teneur en brome de 74 % en poids et un point de fusion de 65-800 C. Le Tableau 2 reprend les caractéristiques d'inflam- 4 - mabilité d'articles moulés, en mousse, en polystyrène contenant les additifs de l'invention, comparés avec celles d'articles similaires, mais ne contenant pas d'additifs. Dans chaque cas, la teneur en additif est exprimée en pourcentage en poids de polystyrène. Tableau 2 Exemple Additif _ Evaluation 1 aucun 4 2 0,2 % bis(allyl éther) de tétrabromobisphénol A 1 % de dibromoéthyl- dibromocyclohexane 0,2 % bis (allyl éther) de tétrabromobisphénol A et 1,0 % dibromoéthyldibromo- cyclohexane 0,5 % bis(allyl éther) de tétrabromobisphénol A 1,5 2 et 0,6 % de dibromoéthyl- dibromocvclohexane 2,1 Les résultats des essais des exemples 4 et 5, comparés aux résultats des essais 2 et 3, montrent clairement l'effet de synergie des additifs de l'invention en ce qui concerne la réduction de l'inflammabilité. L'amélioration des caractéristiques d'inflammabilité des particules expansibles de polymères styréniques selon l'invention ne nécessite que l'incorporation de faibles quantités de bis(allyl éther) de tétrabromobisphénol A et de dibromoéthyldibromocyclohexane dans les particules de polymère styrénique Des particules expansibles de polymères styréniques contenant d'environ 0,10 % à 0,50 % de bis(allyl éther) de tétrabromobisphénol A et environ de 0,5 % a 2,5 % de dibromoéthyldibromocyclohexane, ces deux pourcentages étant basés sur le poids du polymère styrénique, sont par- ticulièrement intéressantes D'après un mode d'exécution préféré de l'invention, on a incorporé les additifs dans les -5 - particules de polymère styrénique pendant l'incorporation de l'agent gonflant Cependant, on obtient également des résultats avantageux par mélange des additifs avec des particules contenant déjà l'agent gonflant, par exemple, par mélange dans un tambour. L'invention a été décrite en se référant plus parti- culièrement à des particules expansibles de polystyrène dans lesquelles on a incorporé une faible quantité des addi- tifs de l'invention Mais elle n'est pas limitée au poly- styrène et on peut l'appliquer à d'autres polymères vinyl- aromatiques tels que le vinyltoluene, l'isopropylstyrène, l'alphaméthystyrène, le chlorostyrène, le tert-butylstyrène, et aux copolymères avec le butadiène, les acrylates alkyli- ques, l'acrylonitrile, etc Ces différentes résines sont désignées, dans la description et les revendications, par les termes "particules de polymère styrénique". De même, l'invention n'est pas limitée à l'utilisa- tion du pentane comme agent gonflant, car d'autres composés tels que le butane, l'isopentane, le cyclopentane, l'hexane, l'heptane, le cyclohexane et autres hydrocarbures halogénés à bas point d'ébullition ou leur mélange peuvent également être employés comme agents gonflants Les billes expansibles de polymères styréniques contiennent généralement de 1 à 20 % en poids d'agent gonflant L'imprégnation des particules de polymère styrénique par l'agent gonflant pour produire des particules expansibles de polymère styrénique peut s'effectuer dans une large gamme de température, allant d'environ 60 C à 150 C. -6 Revendications: 1 Particules expansibles de polymère styrénique contenant un agent gonflant, caractérisées en ce qu'elles contiennent environ 0,1 à 0,5 % en poids de bis(allyl éther) de tétrabromobisphénol A et environ 0,5 à 2,5 % en poids de dibromoéthyldibromocyclohexane, ces pourcentages étant calculés sur le poids de polymère styrénique. 2 Particules selon la revendication 1, caractérisées en ce que le polymère styrénique est le polystyrène. 3 Particules selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisées en ce que l'agent gonflant est le pentane. 4 Procédé de production de particules expansibles de polymère styrénique par imprégnation de particules par un agent gonflant et récupération des particules résultantes, caractérisé en ce que l'on imprègne les particules avec envi- ron 0,1 à 0,5 % en poids de bis (allyl éther) de tétra- bromobisphénol A et environ 0,5 à 2,5 % en poids de dibromo- éthyldibromocyclohexane, ces pourcentages étant calculés sur le poids de polymère styrénique. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le polymère styrénique est le polystyrène. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 et 6 caractérisé en ce que l'agent gonflant est le pentane.