Brevet FR3135268A1 — publié le 20231110

La présente technologie concerne un mélange de polyols comprenant trois (3) polyols différents et un polyols allongeur de chaine. Ce mélange est utilisé pour la préparation d’une mousse de polyuréthane/polyisocyanurate (PUR/PIR) lorsque le mélange est mis en réaction avec au moins un composé polyisocyanate en présence de catalyseurs, d’agents d’expansion et éventuellement d’autres additifs. La présente technologie a donc aussi pour objet une composition de mousse PUR/PIR, la mousse obtenue et son procédé d’obtention. La mousse PUR/PIR présente des caractéristiques et des propriétés physiques intéressantes, notamment en termes de densité, de résistance mécanique et de conductivité thermique. FORMULATION D’UNE MOUSSE DE POLYURETHANE/POLYISOCYANURATE DOMAINE DE L'INVENTION La présente technologie concerne un mélange de polyols pour la préparation d’une mousse de polyuréthane/polyisocyanurate (PUR/PIR). Le mélange comprend trois (3) polyols différents et un polyol allongeur de chaine. Ce mélange permet d’obtenir une mousse PUR/PIR particulièrement adaptée pour une utilisation en tant qu’isolant thermique. La présente technologie concerne également une composition pour la formulation de ladite mousse PUR/PIR, la mousse obtenue ainsi que son procédé d’obtention. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Les polyuréthanes ou polymères composés d’une ou plusieurs molécules d’uréthane sont bien connus de l’homme du métier et sont aujourd’hui utilisés dans de nombreux domaines en tant qu’isolants, adhésifs, ou encore comme composés pour l’industrie automobile, textile ou d’ameublement. Les polyuréthanes sont plus particulièrement utilisés sous forme de mousses : des mousses polyuréthane (PUR), polyisocyanurate (PIR) et polyuréthane/polyisocyanurate (PUR/PIR), qui peuvent être souples ou rigides. La formation des mousses est bien connue de l’homme du métier et implique une réaction de polymérisation ou condensation des polyols avec des composés isocyanate. La nature des composés, leur quantité et la présence d’additifs permettent d’obtenir des mousses de polyuréthane avec des caractéristiques et des propriétés différentes et propres à chacune des compositions. Les mousses PUR sont utilisées dans l’industrie automobile en tant que mousse souple ou dans l’isolation thermique en tant que mousse rigide. Les mousses PUR/PIR et PIR sont également utilisées en tant qu’isolant thermique. Ces mousses présentent l’avantage d’avoir de meilleures propriétés anti-feu et une résistance à la compression plus élevée que les mousses PUR. Les mousses PUR, PIR et PUR/PIR sont classées en fonction du ratio isocyanates/polyol, le mécanisme de formation des mousses PIR et PUR/PIR étant similaire à celui des mousses PUR. Plusieurs compositions pour la formulation de mousses PUR/PIR sont décrites dans l’art antérieur, dont les demandes de brevet US 2010/0116829 et WO 2020/104749 ou le brevet US 8,940,803. Cependant, aucune des compositions ne permet d’obtenir une mousse ayant à la fois un bon coefficient thermique, des propriétés mécaniques satisfaisantes et remplissant le cahier des charges de l’industrie, et dont la viscosité de la composition de la mousse permet une répartition homogène. Les inventeurs ont ainsi découvert une composition pour la formulation d’une mousse de polyuréthanne répondant à au moins certaines des lacunes observées dans le domaine technique jusqu’à présent. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION La présente technologie concerne un mélange de polyols, caractérisée en ce que le mélange de polyols comprend trois (3) polyols différents et un polyol allongeur de chaine, lesdits polyols différents étant choisis parmi les polyols polyéthers et les polyols polyesters. Ce mélange est utilisé pour la formulation d’une mousse de polyuréthane/polyisocyanurate (PUR/PIR), la composition de la mousse comprenant ledit mélange de polyols, au moins un composé polyisocyanate et un catalyseur. La présente technologie concerne un mélange de polyols, caractérisé en ce que les polyols de polyéthers sont des polyols à base de glycérol et de sorbitol et/ou des polyols à base de glycérol et de sucrose. La présente technologie concerne un mélange de polyols, caractérisée en ce que les polyols polyester sont des polyol polyesters aromatiques, de préférence des dérivés de l’acide phtalique. La présente technologie concerne un mélange de polyols, caractérisée en ce que le polyol allongeur de chaine est un dérivé de type glycol, préférentiellement du dipropylène glycol. La présente technologie concerne un mélange de polyols, caractérisée en ce que le mélange a une viscosité comprise entre 400 et 800 mPa.s à 25 °C. La présente technologie concerne un mélange de polyols, caractérisé en qu’il comprend : - de 28 pp à 100 pp de polyols polyéthers, et de 18 pp à 67 pp d’un premier polyol polyéther et de 10 pp à 25 pp d’un deuxième polyol polyéther, - de 5 pp à 40 pp d’un polyol polyester, et - de 15 pp à 30 pp d’un polyol allongeur de chaine. La présente technologie concerne donc aussi la composition de la mousse, qui peut en outre comprendre des agents d’expansion et des additifs. La présente technologie concerne donc aussi la composition d’une mousse PUR/PIR, caractérisée en ce que la composition comprend : - le mélange de polyols comprenant trois (3) polyols différents et un polyol allongeur de chaine, tel que défini dans la présente technologie, - au moins un composé polyisocyanate, et - un catalyseur. La présente technologie concerne donc aussi la composition d’une mousse PUR/PIR, caractérisée en que la composition comprend entre 90 pp et 120 pp de polysiocyanate pour 100 pp de polyols. La présente technologie concerne donc aussi la composition d’une mousse PUR/PIR, caractérisé en ce que le polyisocyanate est choisi parmi les diisocyanates aromatiques, de préférence, le composé isocyanate est du diisocyanate de méthylène diphényle (MDI). La présente technologie concerne donc aussi la composition d’une mousse PUR/PIR, caractérisée en ce que le catalyseur est choisi parmi les catalyseurs stanniques et les carboxylates de potassium, ou un mélange de ceux-ci. La présente technologie concerne donc aussi la composition d’une mousse PUR/PIR, caractérisée en ce que la composition comprend en outre un agent d’expansion choisi parmi l’eau, le CO 2 et les agents d’expansion fluorés, ou un mélange de ceux-ci. La présente technologie concerne donc aussi la composition d’une mousse PUR/PIR, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre un ou plusieurs additifs. La présente technologie a d’autre part pour objet la mousse PUR/PIR obtenue qui présente les caractéristiques suivantes : une densité comprise entre 110 kg/m 3 et 130 kg/m 3 , une conductivité thermique comprise 24 mW/m.K et 26 mW/m.K, et /ou une contrainte en compression comprise entre 1,30 MPa et 1,50 MPa. La présente technologie a d’autre part pour objet la mousse PUR/PIR obtenue à partir de la composition définie précédemment. La présente technologie a d’autre part pour objet la mousse PUR/PIR, caractérisée en ce que ladite mousse a une densité comprise entre 110 et 130 kg/m 3 . La présente technologie a d’autre part pour objet la mousse PUR/PIR, caractérisée en que ladite mousse a conductivité thermique comprise entre 24 et 26 mW/m.K. La présente technologie a d’autre part pour objet la mousse PUR/PIR, caractérisée en que ladite mousse présente une contrainte en compression comprise entre 1,30 et 1,50 MPa. La présente technologie comprend par ailleurs un procédé de fabrication de ladite mousse PUR/PIR, ledit procédé comprenant les étapes de : mettre en contact au moins un composé polyisocyanate et le mélange de polyols comprenant trois (3) polyols différents et un polyol allongeur de chaine, lesdits polyols étant choisis parmi les polyols polyéthers et les polyols polyesters, en présence de catalyseur(s), d’agent(s) d’expansion et optionnellement de retardateur(s) de flamme et d’additif(s) ; déposer la composition de la mousse PUR/PIR sur un empilement de fibres de verre ou de mat de verre, et laisser solidifier ladite formulation après expansion de façon à former un bloc de mousse. La mousse ainsi obtenue peut être utilisée en tant qu’isolant thermique, et plus particulièrement en tant qu’isolant pour les cuves de méthaniers. La présente technologie concerne aussi l’utilisation de la mousse de polyuréthane/polyisocyanurate définie précédemment, ou obtenue selon le procédé défini précédemment pour une isolation thermique. Mélange de polyols pour la préparation d’une mousse de polyuréthane/polyisocyanurate (PUR/PIR), caractérisé en ce que le mélange de polyols comprend trois (3) polyols différents et un polyol allongeur de chaine, lesdits polyols différents étant choisis parmi les polyols polyéthers et les polyols polyesters. Mélange de polyols selon la revendication 1, caractérisé en ce que les polyols de polyéthers sont des polyols à base de glycérol et de sorbitol et/ou des polyols à base de glycérol et de sucrose. Mélange de polyols selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les polyols polyester sont des polyol polyesters aromatiques, de préférence des dérivés de l’acide phtalique. Mélange de polyols selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le polyol allongeur de chaine est un dérivé de type glycol, préférentiellement du dipropylène glycol. Mélange de polyols selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le mélange a une viscosité comprise entre 400 et 800 mPa.s à 25 °C. Mélange de polyols selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en qu’il comprend : - de 28 pp à 100 pp de polyols polyéthers, et de 18 pp à 67 pp d’un premier polyol polyéther et de 10 pp à 25 pp d’un deuxième polyol polyéther, - de 5 pp à 40 pp d’un polyol polyester, et - de 15 pp à 30 pp d’un polyol allongeur de chaine. Composition d’une mousse PUR/PIR, caractérisée en ce que la composition comprend : - le mélange de polyols selon l’une des revendications 1 à 6, - au moins un composé polyisocyanate, et - un catalyseur. Composition selon la revendication 7, caractérisée en que la composition comprend entre 90 pp et 120 pp de polysiocyanate pour 100 pp de polyols. Composition selon l’une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le polyisocyanate est choisi parmi les diisocyanates aromatiques, de préférence, le composé isocyanate est du diisocyanate de méthylène diphényle (MDI). Composition selon l’une des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que le catalyseur est choisi parmi les catalyseurs stanniques et les carboxylates de potassium, ou un mélange de ceux-ci. Composition selon l’une des revendication 7 à 10, caractérisée en ce que la composition comprend en outre un agent d’expansion choisi parmi l’eau, le CO 2 et les agents d’expansion fluorés, ou un mélange de ceux-ci. Composition selon l’une des revendications 7 à 11, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre un ou plusieurs additifs. Mousse de polyuréthane/polyisocyanurate obtenue à partir de la composition définie aux revendications 7 à 12. Mousse de polyuréthane/polyisocyanurate selon la revendication 13, caractérisée en ce que ladite mousse a une densité comprise entre 110 et 130 kg/m 3 . Mousse de polyuréthane/polyisocyanurate selon l’une des revendications 13 ou 14, caractérisée en que ladite mousse a conductivité thermique comprise entre 24 et 26 mW/m.K. Mousse de polyuréthane/polyisocyanurate selon l’une des revendications 13 à 15, caractérisée en que ladite mousse présente une contrainte en compression comprise entre 1,30 et 1,50 MPa. Procédé de fabrication d’une mousse de polyuréthane/polyisocyanurate selon les revendications 13 à 16, ledit procédé comprenant les étapes de : mettre en contact le au moins un composé polyisocyanate et le mélange de polyols comprenant trois (3) polyols différents et un polyol allongeur de chaine défini selon les revendications 1 à 6, en présence de catalyseurs, d’agents d’expansion et optionnellement de retardateur de flamme et d’additifs, et déposer la composition de la mousse obtenue à l’étape (i) sur un empilement de fibres de verre ou de mats de verre, et laisser solidifier ladite formulation après expansion de façon à former un bloc de mousse. Utilisation de la mousse de polyuréthane/polyisocyanurate selon les revendications 13 à 16, ou obtenue selon le procédé défini à la revendication 17 pour une isolation thermique.