Brevet FR2611725A1 — publié le 19880909

La présente invention concerne un substrat aéré friable à base de polyuréthanne applicable notamment en horticulture et son procédé d'obtention. On sait que le polyuréthanne trouve des applications multiples. 11 se présente en général sous forme de mousses et ces dernières peuvent être soit rigides. soit semi-rigides, soit encore souples. Suivant la structure interne. ces mousses sont respectivement du type à cellules fermées, à cellules réparties les unes ouvertes et les autres fermées et enfin, à cellules ouvertes. Une des applications possibles des mousses rigides à cellules ouvertes consiste à les utiliser comme supports de fleurs coupées fraiches, en raison de leur aptitude à absorber et conserver de l'eau. Ces mousses ont une structure présentant un réseau regulier homogène dans les trois axes de l'espace. leur conférant une certaine élasticité en faisant ainsi un produit relativement malléable. De telles mousses peuvent également être utilisées à l'état particulaire. une fois broyées. en mélange avec un terreau, dans le domaine de l'horticulture. La présente invention vise un nouveau type de mousse de polyuréthanne" se caractérisant par une structure hétérogène aérée de type fibreux et par le fait qu'elle est friable au point de s'effriter sous une simple pression manuelle. Une autre caractéristique importante du produit de l'invention réside dans le fait qu'il absorbe au moins 90 Z de son volume d'eau en un laps de temps très court et qu'il rejette au moins 90 Z de l'eau absorbée dans le même laps de temps. une fois mis hors de l'eau. L'invention vise également un procédé d'obtention de telles mousses. On sait fabriquer des "mousses de polyuré thanne" en exploitant la réaction classique bien connue: polyol + polyisocyanate --- > polyuréthanne, en présence d'un catalyseur. d'un agent d'expansion et éventuellement d'un surfactant. Il est bien connu de l'homme de l'art que cette réaction est éminemment exothermique. Il est donc nécessaire, pour obtenir un produit valable, qu'une partie des calories puisse s'évacuer au cours de la réaction, faute de quoi, on peut assister à l'autoinflammation de la mousse formée. Ainsi, jusqu'à présent, l'exploitation de la réaction ci-dessus rappelée se fait en se plaçant dans des conditions telles que 1. soit que l'expansion évolue lentement, ce qui permet la réalisation de volumes importants de mousse 2. soit que l'expansion évolue rapidement, ce qui permet la réalisation de mousses de revêtements, par exemple par la technique de projection. Dans l'un et l'autre cas, on évite que la température au coeur de la mousse formée dépasse 100-llO'C. En procédant de la sorte. on évite le phénomène bien connu dans le métier sous le nom de "cramage à coeur", phénomène dû à une élévation trop importante de température. On obtient donc des produits présentant une structure en réseau homogène, à cellules ouvertes, fermées, ou cellules ouvertes et fermées. Or la présente invention exploite justement ce phénomène de "cramage à coeur" indésirable jusqu'à présent, ce qui permet d'obtenir le produit selon l'inven- tion, se distinguant des produits actuellement connus en ce sens qu'il ne présente aucune structure à réseau régulier. Par contre, l obtention de ce "cramage à coeur" permet la formation d'une structure fibreuse éminemment non cohérente, non malléable mais au contraire friable. Les matières premières permettant d'obtenir le produit selon l'invention sont celles que l'on utilise couramment dans le domaine de la fabrication des mousses de polyurethanne du type rigide, à savoir des polyols présentant un indice d'hydroxyle compris entre 500 et 700. Parmi ces polyols, on citera notamment ceux dérivés du sucrose ainsi que ceux dérivés du sorbitol. Pour ce qui est des isocyanates, on citera en particulier le 4,4'-diphenylméthanediisocyanate, d'une teneur en NCO compris entre 27 et 29 Z, qui est le plus couramment utilisé. En ce qui concerne les agents d'expansion, on utilise généralement des agents du type "Fréon 11", le chlorure de méthylène et l-'eau. Quant aux catalyseurs, ceux-ci sont choisis généralement parmi les amines tertiaires aliphatiques. L'homme de l'art sait également utiliser des surfactants, si nécessaire, du type silicones, choisis parmi les siloxanes On attribue généralement à ces surfactants un règle d'homogénéisation du mélange réactionnel. L'homme de l'art sait également qu'en jouant sur la nature et la proportion du catalyseur utilisé et/ ou de l'agent d'expansion. il peut agir sur la vitesse d'expansion, donc sur l'exothermicité plus ou moins rapide de la réaction et, par conséquent, éviter les phénomènes de "cramage à coeur et d'auto-inflammation du produit. Etant donné que, selon l'invention, il est recherché la manifestation ou l'apparition du phénomène de "cramage à coeur" contrôlé, l'agent d'expansion utilisé sera de préférence l'eau. En effet, il est connu que la réaction entre le polyisocyanate et l'eau est elle-meme exothermique, ce qui va dans le sens recherchié, à savoir favoriser un apport de calories supplémentaire. Dans la fabrication d'un polyuréthanne suivant la technique habituelle, les proportions entre le polyol utilisé et le polyisocyanate sont sensiblement stoechiométriques avec un léger excès de polyisocyanate dans le cas où l'agent d'expansion est l'eau. Conformément à l'invention et pour favoriser encore une réaction exothermique, l'agent d'expansion utilisé étant l'eau, la proportion de polyisocyanate sera encore excédentaire. On citera avantageusement un rapport en poids de polyisocyanatelpolyol compris entre 140,100 et 160/100. L'intérêt et la portée de l'invention ressortiront plus clairement de l'exemple qui va suivre, donné simplement à titre illustratif et nullement limitatif. ExemDle On part d'un pré-mélange de composition suivante - polyol dérivé de sucrose, indice d'hydroxyle 700) 84,9 Z en poids, - catalyseur (diméthyl éthanolamine) 3,0 Z en poids, - silicone (siloxane modi fié, base polyéther) 0,1 Z en poids, - agent d'expansion (eau) 12,0 7. en poids, Une fois ce pré-mélange constitué, on lui ajoute dans un rapport de 140/100 du polyisocyanate (4,4 -diphenylmethanediisocyanate). On verse le mélange dans un moule d'environ 2 m3 d'une hauteur de 50 cm. La mousse s'expanse librement. Lorsque la température à coeur atteint 120-C (déterminée par une sonde thermique ou par tout autre moyen approprié), le phénomène de "cramage à coeur" est arrêté par refroidissement. Ceci peut être obtenu en procédant rapidement au découpage du bloc de mousse en plaques de 3,5 à 5 cm d'épaisseur, par exemple. L'examen de telles plaques au microscope révèle une structure non définissable et notamment l'ab- sence de cellules. Par contre, on observe une structure analogue à une structure fibreuse dont les fibres sont genéralement longues et orientées dans le sens de l'expansion. Lorsque l'on découpe dans ces plaques des parallélépipèdes en forme de briques présentant un 3 volume de 2 dm3 et qu'on plonge ces briques dans l'eau, on constate qu'elles absorbent 90 X de leur volume d'eau en moins d'une minute et qu'une fois sorties de l'eau, elles rejettent cette dernière à raison de 90 Z par rapport à la quantité absorbée, également en moins d'une minute. A sec, ces plaques sont éminemment friables par simple trituration manuelle sans effort important, donnant une poussière fine. Le produit selon l'invention peut trouver de nombreuses applications, en particulier dans le domaine de l'horticulture. C'est ainsi que l'on pourra réaliser des volumes au sein desquels des graines, des plantes, des boutures et des plants pourront être facilement insérés dans la masse. En raison de la grande aptitude du produit selon l'invention à absorber et à rejeter l'eau, il sera ainsi possible de favoriser une humidification et une aération successive des racines de la plante. Etant donné la friabilité et la fragilité relative de ce produit, les racines pourront facilement le traverser et le pré-détruire en se développant. Du fait de son caractère mécaniquement dégradable et lorsqu'il se trouve en terre après transplantation, il sera aisé de retourner par tout moyen approprié ladite terre. sans aucune gene due aux produits résiduels {poussière). Il est à noter du reste que cette poussière peut contribuer à l'enrichissement de la terre. Par ailleurs. l'inertie chimique et la tenue thermique en-deçà de 100 C permet une stérilisation en autoclave du produit de l'invention, permettant son utilisation en laboratoire en vue d'essais in vitro. Bien entendu, le produit selon l'invention pourra inclure dans sa structure divers additifs tels que des engrais, des agents fongicides, des engrais longue durée, du charbon actif, des colorants, conférant ainsi au polyuréthanne de base diverses fonctions complémentaires s'ajoutant au caractère hydrophile, comme par exemple des fonctions nourrissantes, fongicides, inhibitrices de croissance. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre purement explicatif et nullement limitatif et que toute modification, notamment au niveau des équivalences techniques, pourra y être apportée, sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Substrat à base de polyuréthanne, caractérisé en ce qu'il est friable, aéré-; à structure fibreuse et qu'il présente un taux d'absorption de l'eau d'au moins 90 Z de son volume en un laps de temps très court, tout en rejetant au moins 90 Z de l'eau absorbée dans le meme laps de temps. une fois mis hors de l'eau. 2. Substrat selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite absorption d'au moins 90 Z de son volume s'effectue en moins d'une minute. 3. Substrat selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est éminemment friable par simple trituration manuelle, sans effort important. 4. Substrat selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il présente une structure analogue à une structure fibreuse dont les fibres sont généralement longues et orientées. 5. Procédé de fabrication du substrat selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. caractérisé en ce qutil consiste à faire réagir un polyol sur un polyisocyanate en présence d'un catalyseur et d'un agent d'expansion et à exalter le caractère exothermique de cette réaction en provoquant le "cramage à coeur", tout en évitant l'auto-inflammation. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on arrête la réaction lorsque la tempéra- ture à coeur atteint 100-120-C 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'on utilise un polyol présentant un indice d'hydroxyle compris entre 500 et 700, un isocyanate choisi dans la famille des 4,4'-diphenylmethane- diisocyanate, d'une teneur en NCO comprise entre 27 et 29 Z et un agent d'expansion choisi parmi les agents du type "Fréon", chlorure de méthylène et eau, et un catalyseur choisi parmi les amines tertiaires aliphatiques. 8. Procédé selon la revendication 7, caracte- risé en ce que le polyol est un dérivé du sucrose ou du sorbitol. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le milieu réactionnel contient un surfactant du type silicones choisi parmi les siloxanes. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'agent d'expansion est l'eau et que le rapport en poids entre le polyisocyanate et le polyol est compris entre 140/100 et 160/100. 11. Application du substrat selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans le domaine de l'horticulture.