Brevet FR2543963A1 — publié le 19841012

La présente invention se rapporte à des parti- cules expansibles ou pouvant former des mousses, en poly- mères styréniques, telles que des particules expansibles de polystyrène Plus particulièrement, cette invention concerne des particules expansibles dont l'utilité, pour la fabrication d'articles en mousse, est accrue du fait de la réduction du cycle de refroidissement du moule final. On connaît les particules expansibles de polymères styréniques ainsi que les articles fabriqués à partir de ces particules Ces articles consistent notamment en panneaux isolants pour la construction, objets à effet décoratif, nouveautés, matériaux de rembourrage, dispositifs flottants, récipients pour boissons chaudes ou froides, glacières portatives Au point de vue utilisation, les principales caractéristiques de ces articles sont leur faible poids et leur bonne qualité isolante. Les particules expansibles de polymères styréniques sont généralement préparées en imprégnant les particules par 1 à 20 % en poids d'un agent gonflant ou d'expansion convenable, tel le pentane Pour fabriquer les articles en mousse, on soumet d'abord les particules imprégnées ou billes à une pré-expansion: les billes sont chauffées par de la vapeur dans un espace ouvert et on obtient ainsi des billes pré-expansés à densité relativement faible. On place alors ces billes pré-expansées dans un moule fermé et on effectue l'expansion finale par introduction de vapeur, puis on refroidit et on enlève l'article moulé, en mousse, hors du moule. Lors de l'évaluation de l'utilité d'un type parti- culier de particule expansible de polymère styrénique pour la fabrication d'un article en mousse désiré, on doit prendre en considération le cycle de refroidissement du moule final, car il intervient dans la vitesse et, par consé- quent, le coût de production du produit fini. La présente invention a pour objet des particules expansibles de polymères styréniques qui permettent de rédui- re la durée du cycle de refroidissement du moule final. On a trouvé que des particules expansibles de polymè- -2 - res styréniques dans lesqueles sont incorporés un agent gonflant, une petite quantité de tétrastéarate de penta- érythritol (PETS) et recouvertes par une petite quantité de monostéarate de glycéryle (GMS) permettent de réduire de façon importante le cycle de refroidissement du moule final lors de la production de l'article moulé final. Cette caractéristique et d'autres particularités de l'invention ressortiront de l'exemple donné ci-après à titre d'illustration etqui ne comporte aucun caractère limitatif. Exemple Dans un récipient muni d'un agitateur, on introduit parties en poids d'eau, 2 parties en poids de phospha- te tricalcique, 0,05 partie en poids de dodécylbenzène- sulfonate sodique, 100 parties en poids de billes de poly- styrène ayant un diamètre de 1 mm, ainsi que 8 parties en poids de npentane Dans les exemples suivants, on introduit à ce moment du PETS dans les quantités mention- nées ci-après. On chauffe le récipient à une température de 102- 1100 C et on le maintient dans cette gamme de température pendant 7 à 10 heures, tout en agitant Ensuite, on refroidit le récipient jusqu'à la température ambiante, on acidifie le contenu avec del'acide nitrique, on récu- père les billes du milieu aqueux, on les lave à l'eau puis on les sèche avec de l'air à température ambiante. On place les billes séchées contenant du n-pentane et du PETS dans un mélangeur avec du GMS finement divisé ( 90 % passant au tamis de 425 mailles) utilisé dans les quantités indiquées On mélange pendant environ 15 minutes. Pour la pré-expansion, on place les billes dans un récipient muni d'agitateurs et de dispositifs permettant de faire passer dela vapeur à environ 34 K Pa entre les billes, pendant 2:ainutes environ Les billes pré- expansées ont un diamètre de l'ordre de 5 mm. Pour tester les qualités et caractéristiques des articles moulés finis, en mousse, on utilise un moule pour blocs de glace Le moule a une section rectangulaire _ 3 _ d'approximativement 30 cm de haut et une épaisseur de paroi d'approximativement 2,5 cm La base rectangulaire supérieure mesure approximativement 30 cm x 39 cm tandis que la base rectangulaire inférieure mesure approximati- vement 26 cm x 35 cm Le moule est muni d'une enveloppe permettant l'injection de la vapeur dans le contenu du moule On remplit partiellement le moule avec les billes pré-expansées, on ferme et on fait passer de la vapeur à 1040 C à travers le moule pendant un temps suffisant pour former un article moulé On laisse ensuite refroidir l'article moulé pour qu'il puisse être enlevé du moule. Les résultats des essais comparatifs sont donnés ci-après. On prépare des articles moulés en mousse selon la procédure décrite ci-dessus avec et sans incorporation de PETS et de GMS Les résultats des essais comparatifs sont donnés ci-après. Essai No Additif Cycle de refroidissement du roule 1 sans 220 240 secondes 2 0,25 % PETS 180 200 secondes 3 0,25 % PETS et 0,2 % GMS 150 170 secondes Le cycle de refroidissement pour l'article moulé final, en mousse, est mesuré par le temps qui s'écoule entre le sommet ou l'on coupe l'injection de vapeur à 103 K Pa et le moment o l'on peut enlever l'article hors du moule. La comparaison des résultats des essais 1 et 2 avec le résultat de l'essai 3 fait ressortir l'effet de synergie des deux additifs de l'invention. L'obtention de l'amélioration des caractéristiques des parttules de polymères styréniques ne nécessite que de faibles quantités de PETS et de GMS Des particules contenant de 0,025 % à 1 % environ de PETS et'de 0,04 % à 0,4 % environ de GMS (pourcentages pondéraux calculés sur le polymère styrénique), sont particulièrement utiles D'après un mode préféré d'exécution de l'invention, 4- on incorpore le PETS dans les particules de polymère styrénique pendant l'incorporation de l'agent gonflant. Cependant, on obtient également des résultats avantageux par mélange de PETS avec les particules contenant déjà l'agent gonflant, par exemple par mélange dans un tambour. Selon la présente invention, on recouvre les parti- cules de polymère styrénique avec du GMS après l'incorpora- tion de PETS L'incorporation du GMS sur les particules de polymère styrénique contenant déjà le PETS est de préférence réalisée dans un tambour. Le GMS utilisé dans la présente invention doit être sous une forme finement divisée ou micronisée De préféren- ce la dimension des particules de GMS doit être telle qu'on observe 90 % de passage sur le tamis a 425 mailles. L'invention a été décrite en se référant plus parti- culièrement à des particules expansibles de polystyrène dans lesquelles on a incorporé une petite quantité des additifs de l'invention Mais elle n'est pas limitée à cette résine et on peut l'appliquer à d'autres polymères vinylaromatiques, tels que vinyltoluène, isopropylstyrène, alpha-méthylstyrène, chlorostyrène, tert-butylstyrène et aux copolymères avec le butadiène, les acrylates alkyliques et l'acrylonitrile Ces différentes résines sont désignées, dans la description et les revendications, par les ter- mes "polymères styréniques". De même, l'invention n'est pas limitée à l'utilisa- tion de n-pentane comme agent gonflant, car d'autres composés tels que butane, isopentane, cyclopentane, hexa- ne, heptane, cyclohexane et autres hydrocarbures halo- génés à bas point d'ébullition ou leurs mélanges 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'im- prégnation des particules de polymères styréniques par l'agent gonflant pour produire des billes expansibles s'effectue dans une gamme de température assez large, allant d'environ 600 C à environ 150 C. -5- Revendications: 1 Particules expansibles de polymères styréniques contenant un agent gonflant, tel le pentane, caractérisées en ce qu'elles contiennent aussi une petite quantité de tétrastéarate de pentaérythritol et qu'elles sont recou- vertes avec une petite quantité de monostéarate de glycé- ryle finement divisé. 2 Particules selon la revendication 1, caractérisées en ce qu'elles contiennent 0,025 a 1 % en poids de tétra- stéarate de pentaérythritol et 0,04 à 0,4 % en poids de monostéarate de glycéryle, ces pourcentages étant calculés sur le poids de polymère styrénique. 3 Particules selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisées en ce que le polymère styrénique est le polystyrène. 4 Procédé de production de particules expansibles de polymère styrénique caractérisé en ce qu'on imprègne des particules de polymère styrénique avec une petite quantité de tétrastéarate de pentaérythritol pendant qu'on imprègne ces particules avec un agent gonflant, qu'on ré- cupère les particules et qu'on les recouvre avec une petite quantité de monostéarate de glycéryle. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on imprègne les particules avec 0,025 a 1 % en poids de tétrastéarate de pentaérythritol et qu'on les recouvre avec 0,04 à 0,4 % en poids de monostéarate de glyceryle, ces pourcentages étant calculés sur le poids de polymère styrénique. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le polymère styrénique est le polystyrène. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'agent gonflant est le pentane.