Procédé de préparation de mousse
plastique phénol-aldéhyde La présente invention concerne un procédé
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et, plus précisément, un procédé de préparation d'oligomères phénol-aldéhyde mousse durcis'par un catalyseur acide contenant des groupements sulfoniques dans un noyau aromatique.
Parmi de nombreux'procédés de préparation de mousses plastiques phénol-aldéhyde connus dans la pratique mondiale ce sont ceux qui consistent à mélanger des oligomères phénol-aldéhyde, des moussants volatils, des
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à base d'acides sulfoniques de nature variée qui trouvent
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On transforme des mélanges ainsi obtenus des constituants énumérés en mousse plastique par des procédés de formage réactionnel (coulée, application par pulvérisation) sans chauffage extérieur ou bien avec chauffage modéré
(ne dépassant pas 100[deg.]C) de la cavité du moule.
<EMI ID=5.1> par des procédés de ce genre sont caractérisées par une activité corrosive réduite par rapport aux métaux mais ont une aptitude relativement élevée d'absorption d'eau (d'humidité atmosphérique) ce qui est dû à la présence dans leur microstructure de groupements s ulfoniques de nature hydrophile.
Le but de- la présente-invention consiste à préparer des mousses plastiques phénol-aldéhyde durcies par des catalyseurs à base d'acides sulfoniques ayant une teneur à l'eau et à l'humidité élevée.
On atteint cet objectif par un procédé de préparation d'une mousse plastique phénol-aldéhyde consistant à mélanger un oligomère phénol-aldéhyde, un moussant volatil, un catalyseur acide contenant des groupes sulfoniques dans le noyau aromatique ainsi que des additifs auxiliaires
(tensio-actifs, charges, etc.), à faire mousser et à faire durcir le mélange ainsi obtenu sans lui fournir de la chaleur à partir d'une source extérieure ou bien en le chauffant modérément. Dans ledit procédé, on emploie, à titre d'additif auxiliaire améliorant la tenue à l'eau de la mousse plastique, des composés de métaux complexants sous forme d'oxydes, d'hydroxydes, de sels ou de leurs mélanges. , On met en oeuvre lesdits composés de métaux complexants
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de la masse de catalyseur acide contenant des groupes sulfoniques dans le noyau aromatique.
On entend par le terme "oligomères phénol-aldéhyde" les résines liquides hydrosolubles ou émulsionnables dans l'eau du type résol qui sont des produits primaires de condensation d'un excès (molaire) de formol sur le phénol en présence d'une base ou bien un mélange desdites résines avec des produits de condensation liquides phénol-aldéhyde du type novolaque. On obtient ces derniers en condensant un excès de phénol sur le formol en milieu acide. Les oligomères phénol-aldéhyde utilisés suivant l'invention contiennent 5
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centipoises(mesurée avec le viscosimètre de Hoppler, à 25[deg.]C).
On prend les résines du type résol ou novolaque au sein des oligomères phénol-aldéhyde dans les proportions de 100 à 15 parties en poids de résines résol pour 0 à 85 parties en poids de résines du type novolaque.
A titre de moussant volatil dans le procédé suivant l'invention, on prend des hydrocarbures aliphatiques et leurs dérivés halogénés, de préférence'l'éther du pétrole et des chlorofluoroalcanes dont le point
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A titre de catalyseurs acides contenant des groupements sulfoniques dans le noyau aromatique, on utilise les produits suivants:
- acides sulfoaromatiques notamment les acides phénol- <EMI ID=9.1>
tion connus;
- produits oligomères de traitement des acides sulfoaromatiques par des composés carbonylés tels que le formol; pareil traitement peut être réalisé en présence de composés azotés de la classe des aminés, des amides, des nitriles (notamment de l'urée, de l'aniline, etc., etc);
- résines phénol-aldéhyde sulfonées du type novolaque lesquelles pour un noyau phénolique contiennent au moins 0,2 <EMI ID=10.1>
La diminution de l'absorption de l'eau et de l'humidité de l'air par les mousses plastiques phénol-aldéhyde s'obtient suivant l'invention par la mise en oeuvre de composés de métaux complexants sous forme d'oxydes, d'hydroxydes, de sels ou de leurs mélanges. Parmi ces composés de métaux complexants on peut citer à titre d'exemples les hydroxydes de fer et de magnésium, les oxydes de cuivre et de titane, les nitrates, les sulfates, les phosphates, les chlorures, les carbonates, les oxalates, les adipates et les oléates de magnésium, de cobalt, de plomb, de chrome, de nickel, de vanadium, le sel manganique de l'orthophtalate acide de méthyle., etc.,. etc.-'.
On met en oeuvre lesdits composés des métaux
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lyseur acide contenant des groupements sulfoniques dans
le noyau aromatique.
La quantité précise de ces composés nécessaire pour atteindre les buts suivant la présente invention est déterminée empiriquement ou par calcul en partant de la part du cation de métal complexant dans le composé utilisé, de la quantité de groupes sulfoniques introduits avec le catalyseur acide, des conditions de moussage et de durcissement de la composition, qui se forme après la mise en présence et la formation du mélange de ses constituants.
On obtient les résultats optima lorsque le rapport entre la quantité de groupements sulfoniques dans le catalyseur acide et la quantité d'atomes du métal complexant dans la composition formant la mousse est de (2 à 6) /1.
<EMI ID=12.1> dans la réalisation pratique du procédé suivant l'invention dans les conditions où le composé du métal complexant:
a) a le temps de réagir à un degré suffisant avec les groupements sulfoniques du catalyseur acide jusqu'au moment du durcissement total de l'oligomère phénol-aldéhyde mousse; b) est suffisamment dissocié en ions au sein de la composition que l'on cherche à faire mousser; c) est uniformément réparti au sein de la composition que l'on se propose de faire mousser au cours de la
naissance et de la mise en formé\de la mousse plastique.
Ces conditions sont remplies quand:
- la durée de moussage et de durcissement de la composition initiale est de 0,5 à 30 minutes;
- le composé du métal complexant est utilisé sous forme d'une poudre fine en particules de dimensions minimales;
- la viscosité (à 20[deg.]C) de la composition à faire mousser initiale est comprise entre 500 et 10 000 centipoises.
Suivant la finesse (l'état de dispersion) et la nature chimique des composés du métal complexant on les introduit préalablement soit dans l'oligomère phénolaldéhyde, soit au sein du catalyseur acide contenant des groupements sulfoniques avant de les mélanger avec les autres constituants. On peut introduire aussi le composé du métal complexant directement dans le mélange de tous les autres constituants.
Pour réaliser pratiquement l'invention, on
mélange 100 parties pondérales d'oligomère phénol-aldéhyde,
1 à 30 parties pondérales de moussant volatil, 0,5 à 5 par- ties pondérales d'un agent tensio-actif non ionogène, 10 à
50 parties pondérales d'un catalyseur acide contenant des groupements sulfoniques dans le noyau aromatique et 0,5 à
50 parties pondérales de métal complexant. La non-observation de ces proportions limites des constituants ne saurait être justifiée ni par des raisons économiques, ni par les conditions imposées à la qualité de la mousse plastique finale. On coule le mélange liquide obtenu des constituants susdits soit dans un moule. soit directement dans la cavité de l'article (de l'ensemble de la construction) où il mousse et durcit au bout de quelques minutes. En choisissant de façon convenable la formule, on peut obtenir des mélanges hautement actifs que l'on peut convertir-:en mousse plastique par pulvérisation sur des surfaces verticales ou des surfaces de forme.
En général, pour faire mousser et faire durcir
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réaction de durcissement catalytique de l'oligomère phénolaldéhyde et ce n'est que dans certains cas, notamment de moussage dans des moules métalliques à grande capacité calorifique qu'il convient d'effectuer un réchauffage complémentaire de'la cavité du moule jusqu'à une température de 30 à 80[deg.]C.
Le procédé suivant l'invention permet de préparer une mousse plastique caractérisée par une absorption réduite d'eau. Si l'absorption d'eau et l'hydroscopicité des mousses plastiques obtenues par les procédés connus
(après maintien d'un cube de mousse plastique de 30x30x30 mm pendant 24 heures dans l'eau distillée) est de 1 à 3 kg/m<2>, la mousse plastique préparée suivant l'invention absorbe
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préparer une abus se plastique de coloration agréable, ce qui ouvre des possibilités de préparation des mousses plastiques teintées caractérisées par une présentation commerciale avantageuse.
Un autre avantage du procédé revendiqué est qu'il permet d'obtenir une vitesse de moussage uniforme qui améliore la structure de la mousse plastique et réduit la pression exercée sur les parois du moule.
Notons qu'aucun des avantages indiqués n'a encore été réalisé par l'utilisation des mélanges phénol-aldéhyde à mousser qui contiennent, au lieu des catalyseurs acides susnommés, l'acide sulfurique. l'acide chlorhydrique, l'acide nitrique, le sulfochlorure <EMI ID=15.1> sation de composés de métaux incapables de former des complexes, notamment de composés de sodium, de potassium, de calcium, de baryum, etc., etc.
D'autres caractéristiques et avantages de l'in- <EMI ID=16.1> qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation.
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Pour obtenir une mousse plastique on mélange les constituants dans les proportions pondérales indiquées dans le tableau. On fait mousser et on fait durcir le mélange à la température ambiante du local industriel qui
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Comme le montrent les résultats résumés dans le tableau, l'introduction d'une faible quantité de fer dans la
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mousse plastique réduit sensiblement l'absorption d'eau par la mousse plastique obtenue.
EXEMPLE 2
Pour préparer la mousse plastique, on mélange
100,0 parties pondérales d'un oligomère phénol-formol constitue par un mélange de résines résol et novolaque dans un rapport pondéral de 7/3 avec 5,9 parties pondérales de trifluorochlorométhane, 5,2 parties pondérales de sulfate de vanadyle et 26,0 parties pondérales d'un
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bout de 4,5 minutes à une température de 20+2[deg.]C on obtient ' une mousse plastique qui absorbe en 24 heures 0,3 kg d'eau par mètre carré. Les mousses plastiques ayant la même absorption d'eau ont été obtenues par la mise en oeuvre au lieu de sulfate de vanadyle de 4,9 à 5,7 parties
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d'acétate de chrome, d'oléate de plomb.
EXEMPLE 3
On prépare une mousse plastique en faisant mousser et durcir un mélange contenant 100,0 parties pondérales d'un oligomère phénol-formol du type résol (viscosité à 20[deg.]C
7680 centipoises. teneur en substances solides 70,3%), 5,0 parties pondérales d'éther du pétrole (passant entre 40 et
70[deg.]C), 11,6 parties pondérales d'acétate de chrome et 34,5 parties pondérales d'un catalyseur qui est un produit de traite-ment de 1 mole d'acide para-phénolsulfonique par 0,5 mole de formol. La mousse plastique est caractérisée par une absorption d'eau de 0,2 kg/m<2> et'son hygroscopicité (en
24 heures) est 6%. Après un séjour prolongé dans l'eau
(pendant 15 jours), la mousse plastique est caractérisée par une absorption d'eau de 5 à 7 fois inférieure par comparaison à celle qui est fabriquée dans des conditions analogues sans mise en jeu d'acétate de chrome.
EXEMPLE 4
Formule du mélange moussant, en parties pondérales:
oligomère phénol-formol suivant l'exemple 1 100,0 trifluorochlorométhane 10,2 produit d'addition de l'oxyde d'éthylène sur les alcoylphénols (agent tensio-actif de dénomination
commerciale OP-7) 2,4 sel manganique de l'orthophtalate de méthyle acide 20,0 produit de condensation en commun d'acide paraphénolsulfonique, de diamino-4,48' diphénylméthane, d'urée et de formol 30,2
On fait mousser le mélange des constituants susnommés,'on le fait durcir pendant 3,5 minutes à 55[deg.]C et on obtient une mousse plastique d'une masse volumique de
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ne dépassant pas 0,2 kg/m<2>.
EXEMPLE 5
On prépare une mousse plastique appliquée par pulvérisation en faisant mousser et durcir à froid un mélange de 100,0 parties pondérales d'un oligomère phénolformol suivant l'exemple 1, 10,0 parties pondérales d'éther de pétrole (passant entre 40 et 70[deg.]C), 40,5 parties pondérales d'hydroxyde de fer et 150,1 parties pondérales d'une résine phénol-formol sulfonée dans le noyau benzénique suivant l'exemple 1. L'absorption de l'eau par la mousse plastique appliquée par pulvérisation obtenue dans cet exemple est d'environ 0,5 kg/m<2> (en 24 heures)
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Fe(OH)3, on obtient une mousse plastique de masse volumique comparable mais caractérisée par une absorption
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égale à 35%.
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procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre
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vention.
REVENDICATIONS
1. Procédé de préparation de mousse plastique phénol-aldéhyde consistant à mélanger un oligomère phénol-aldéhyde, un moussant volatil, un catalyseur acide contenant des groupements sulfoniques dans le noyau aromatique et additifs auxiliaires avec moussage et durcissement subséquent du mélange obtenu sans application de chaleur d'une source extérieure ou avec chauffage modéré, caractérisé en ce qu'on utilise à titre d'additif auxiliaire un composé de métaux complexants sous forme d'oxydes, d'hydroxydes,
de sels ou de leurs mélanges.