"Perfectionnements à la stabilisation de mousses de polyuréthanne
La présente invention est relative d'une manière générale à la stabilisation de mousses de polyuréthanne de haute
élasticité.
On prépare normalement des mousses de polyuréthanne par réaction d'un polyéther polyol avec un polyisocyanate organique
en présence d'un agent gonflant et d'un catalyseur de réaction.
On a utilisé divers polyéther polyols dans la fabrication de ces
mousses. Les mousses résultantes peuvent, en ce qui concerne les propriétés physiques, aller de mousses très souples à des mousses toat à fait rigides suivant l'indice d'hydroxyle du polyol choisi.
Dans la technique de fabrication de mousses de polyuréthanne souples ou flexibles, il est connu qu'en utilisant des formulations permettant la formation de mousses et comprenant un polyisocyanate organique fortement réactif et un polyol d'un poids moléculaire élevé présentant un certain taux de teneur en hydroxyle primaire, on peut obtenir une mousse présentant une élasticité améliorée et d'autres propriétés physiques avantageuses. De telles mousses résultantes sont désignées en pratique sous le nom de mousses de haute élasticité. L'élasticité est l'aptitude à reprendre la forme et les dimensions d'origine après qu'une force de déformation a été appliquée sur un corps ou masse, puis suppri- mée de celui-ci. Dans la technologie des mousses de polyuréthanne,.
<EMI ID=1.1>
teur SAC" à titre de caractéristique de différenciation entre
<EMI ID=2.1>
Ce facteur SAC, qui est une mesure du soutien ou support fourni par une matière d'amortissement, est le rapport entre la dureté
à l'enfondement à 65% de déformation et la dureté à l'enfoncement à 25% de déformation (méthode ASTM D-1564-64T). Suivant les nor-
<EMI ID=3.1>
d'environ 1,7 à 2,2. Des mousses de haute élasticité ont un fac- !
I
teur supérieur à environ 2,2 à environ 3,2.
Les mousses de haute élasticité ont trouvé une large application à titre de matières de garnissage dans l'ameublement
<EMI ID=4.1>
sées dans l'industrie automobile pour la fabrication de sièges moulés. L'acceptation de ces mousses relativement nouvelles peut être attribuée au fait que des techniques déjà bien établies de formation de mousses de polyuréthanne peuvent être facilement ap-
<EMI ID=5.1>
bilisation des mousses et leur caractéristique d'affaissement, qui constituent une aire particulière de la technique des raous-
ses traditionnelles, ne sont pas du tout transférables aux mous- ses de haute élasticité. Du fait de la nature très réactive du mélange de réaction à partir duquel on prépare les mousses de haute élasticité, on a trouvé que ces mousses présentent un re-
<EMI ID=6.1>
<EMI ID=7.1>
servent à stabiliser la composition au fur et à mesure que celleci réagit, se transforme en mousse et se solidifie, sont inefficaces pour empocher le retrait ou l'affaissement dans des réac- <EMI ID=8.1> stabilisants traditionnels agissent en réalité pour créer des vides, des fentes et un retrait importants dans les mousses.
On a fait plusieurs propositions pour satisfaire les exigences de stabilisation des mousses de haute élasticité. A titre d'exemple, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.]
3.880.780, on prévoit l'utilisation d'une formulation pour mousse stabilisée, comprenant un polyéther polyol choisi et un mélange
de polyisocyanates, ainsi qu'un agent de cuisson formé par une amine aromatique. Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.]
3.931.066, on prévoit un mélange choisi de polyéther polyols principaux et supplémentaires pour obtenir un produit de mousse
<EMI ID=9.1>
étant intéressants pour stabiliser une mousse de haute élasticité
<EMI ID=10.1>
formation de mousse. i
Pour arriver à une stabilité du moussage et à des ca- ractéristiques améliorées de support de charge, il est également
i
<EMI ID=11.1>
mère-polyol" dans la production de mousses de haute élasticité.
Ces polymères-polyols, produits au départ de monomères éthyléni- quement insaturés et de polyols, sont notamment exemplifiés par les matières décrites dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique
<EMI ID=12.1>
couramment mélangés avec les polyéther polyols traditionnels et utilisés comme réactifs polyols de départ.
Dans un autre brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.]
4.108.791, on a signalé que l'on peut obtenir des mousses de polyuréthanne de haute élasticité, présentant des propriétés améliorées de mousse, en préparant une telle mousse au départ de polyols comportant une charge inorganique, ayant un pH ajusté à 6-8,5.
On a maintenant découvert, suivant la présente invention, qu'en incorporant une petite proportion d'une matière particulaire fine, choisie, dispersée de façon efficace, dans le mélange de réaction pour la formation d'une mousse, on peut stabiliser une mousse de polyuréthanne de haute élasticité contre un affaissement ou un retrait de précuisson, tout en conservant d'autres propriétés avantageuses de la mousse.
Il était connu, dans la technique de la fabrication des mousses de polyuréthanne, d'utiliser de fines matières particulaires dans des formulations de moussage, soit comme charges pour'des raisons économiques, soit pour impartir certaines caractéristiques physiques à la mousse produite. A titre d'exemple, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3.640.920, on a prévu de prépa- rer des compositions de mousses isolantes, de faible densité, ri- gides, montrant une ''stabilité à la congélation" favorable, en
<EMI ID=13.1>
0,5% en poids de fines particules, d'une dimension allant de 0,01 à environ 250 microns.
Un autre brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3.441.5<2>3 décrit l'utilisation d'au moins 5% en poids de matières de charge en particules, se situant dans la gamme de dimensions d'environ 2 à 25 microns, pour préparer des mousses d'uréthanne cellulaires, flexibles, chargées, sans dépréciation des caractéristiques physiques importantes.
L'utilisation d'une substance de charge donne normalement des propriétés physiques inférieures qui contrebalancent les avantages économiques de son utilité. Dans le brevet des EtatsUnis d'Amérique n[deg.] 3.150.109, on a décrit une autre solution proposée pour éviter ce problème. En enrobant des matières de charge courantes formées par des pigments, par une composition d'alcool aminé, on prévoit dans ce brevet que l'on peut utiliser une quantité importante de charge sans affecter de façon importante les propriétés physiques des mousses de faible densité, à pores ouverts.
Comme on l'a mentionné ci-dessus, le brevet des EtatsUnis d'Amérique n[deg.] 4.108.791 décrit l'utilisation de particules
de charge minérales choisies pour améliorer les propriétés des mousses de polyuréthanne flexibles, de haute élasticité. Dans
ce brevet, on prévoit que, pour surmonter de façon efficace certaines déficiences des mousses, la charge minérale utilisée doit avoir un pH d'environ 6,5 à environ 8,5 et une dimension efficace de particules de moins d'environ 7 microns. Diverses charges minérales appropriées sont énumérées dans ce brevet, notamment de
la silice fumée amorphe. Pour préparer une matière de charge efficace, on traite des charges disponibles sur le marché, telles que de le silice fumée, présentant la dimension spécifiée de particules, avec une base ou un acide approprié, suivant ce que
la situation impose, afin de régler le pH de la matière à une va- leur comprise entre 6,5 et 8,5. Lorsque des matières de charge non traitées, présentant un pH se situant en dehors de l'inter- valle spécifié, sont utilisées pour produire des mousses de hau-
<EMI ID=14.1>
res, soulevant des problèmes inacceptables, tels qu'un retrait.
On a maintenant découvert que, de façon surprenante, au lieu du pH ou de la dimension initiale des particules, c'est le
<EMI ID=15.1>
réaction qui constitue le facteur critique dans l'efficacité de la stabilisation. Lors d'un mélange dans une composition de po- lyol, une matière particulaire fine subit une agglomération, en formant des amas de particules nettement plus grands que les particules individuelles elles-mêmes. On a trouvé que les agglomérats de particules dans une composition de polyol ont normalement des dimensions efficaces supérieures à 100 fois la dimension ini- tiale des particules individuelles. Des formulations de réaction pour mousses de haute élasticité, contenant une matière particu-
<EMI ID=16.1>
rer uns dimension efficace réduite des particules dispersées se situant dans les limites critiques, ne permettent pas d'éviter un retrait inacceptable.
Suivant la présente invention, la stabilisation de la réaction pour les mousses de haute élasticité est obtenue en utilisant une composition réactive à base de polyol, contenant une
<EMI ID=17.1>
façon efficace. Dans la mise en oeuvre du procédé suivant la pré- sente invention, une matière particulaire fine appropriée est dis- persée dans la composition de polyol pour former une dispersion dans laquelle la finesse ou la dimension maximale efficace des particules ou des agglomérats de particules se trouvant dans la
<EMI ID=18.1>
vant la spécification ASTM D-1210-64) . Une telle dispersion peut être obtenue en utilisant des mélangeurs à cisaillement élevé ou d'autres installations de mélange qui éliminent de façon efficace
<EMI ID=19.1>
ticules pour former une composition de polyol montrant des caractéristiques de particules dispersées se situant dans la gamme critique spécifiée. La dimension efficace des particules dans la dispersion est de préférence inférieure à environ 50 microns, plus particulièrement encore inférieure à environ 25 microns ou moins. Une dimension maximale efficace des particules dans la dispersion, allant d'environ 10 à environ 20 microns, est tout particulièrement préférée.
Les matières particulaires que l'on utilise dans le procédé suivant l'invention sont constituées par des particules solides, finement subdivisées, choisies, qui sont compatibles avec le mélange de réaction de mousse mais insolubles dans ce mélange. Les particules ont de préférence une dimension primaire moyenne de moins d'environ 75 microns, une aire superficielle d'au moins en-
<EMI ID=20.1>
ron 1,04 kg/dm<3>. Des matières naturelles répondant à ces critères physiques ne sont pas disponibles couramment mais une matière particulaire approrpriêe peut être préparée synthétiquement par des procédés connus. Des exemples de matières particulaires que l'on peut employer sont : les oxydes de non-métaux, à base de non-métaux, tels que le silicium et le phosphore, par exemple le dioxyde de silicium, les phosphates et les phosphites ; des oxydes de métaux, des silicates de métaux et des sels de métaux, à base de métaux tels que le magnésium, le calcium, le titane, le baryum, l'aluminium, le fer, le cuivre et le zinc ; des polymères organi-
<EMI ID=21.1> <EMI ID=22.1>
bone en particules (par exemple du noir au tunnel) et des parti- cules d'oxydes de métaux et de non-métaux inertes, telles que celles qui peuvent être produites par hydrolyse de chlorures de métaux et de non-métaux dans une flamme oxhydrique (par exemple suivant les brevets des Etats-Unis d'Amérique Nos 3.083.115,
3.086.851 et 3.103.495) constituent des agents préférés de stabilisation. On préfère plus particulièrement les dioxydes de silicium (par exemple la silice amorphe synthétique, hydrophile ou hydrophobe modifiée), les dioxydes de titane et les oxydes d'aluminium, tels que les matières disponibles sur le marché sous la
<EMI ID=23.1>
sous la marque "SYLOID" de La société W. R. Grace Co. On préfère tout particulièrement de tels oxydes inertes montrant une dimension primaire moyenne de particules d'environ 0,007 à environ
<EMI ID=24.1>
un pH d'environ 3 à environ 5, et une densité apparente d'environ 0,016 à 0,16 kg/dm<3>.
Suivant la présente invention, à un stade quelconque de La préparation des ingrédients de mousse, une petite proportion de matières particulaires fines choisies est mélangée dans la composition de polyol de manière à disperser de façon efficace les particules en question. Cet agent de stabilisation peut être ajouté en n'importe quelle proportion efficace pour atteindre le degré de stabilisation désiré pour une formulation particulière. On a trouvé qu'il est préférable d'utiliser l'agent particulaire en une quantité allant d'environ 0,1 à environ 5,0%, par rapport au poids total de polyol. On utilisera plus particulièrement en-
<EMI ID=25.1>
Dans la préparation de mousses de polyuréthanne suivant la présente invention, à part l'inclusion d'une proportion stabi- lisante d'une matière particulaire fine, dispersée de façon effi- cace, telle que définie ci-dessus, on peut employer n'importe quelle formulation de la technique antérieure pour mousses de haute élasticité. De telles formulations comprennent diverses combinaisons de polyéther polyols, de polyisocyanates organiques, d'agents moussants et de catalyseurs de réaction'.
Le polyéther polyol est un produit caractérisé par :
(1) un poids moléculaire d'au moins environ 1.500 ; (2) un noyau d'alcool polyfonctionnel ; (3) des segments de chatne de polyoxyalkylène, attachés par une extrémité au noyau ; et (4) un rapport des groupes terminaux hydroxyles primaires aux groupes terminaux
hydroxyles secondaires allant d'environ 1,5/1 à environ 5,5/1. Ce
. polyéther peut être préparé par des procédés bien connus en prati- que, dans lesquels on condense un initiateur d'alcool polyfonctionnel en présence d'un catalyseur alcalin, d'abord avec un oxyde d'alkylène comportant 3 atomes de carbone ou plus et ensuite avec de l'oxyde d'éthylène.
L'initiateur d'alcool que l'on peut utiliser pour préparer le polyéther polyol peut être un composé quelconque comportant 2 à 8 groupes d'hydroxyle. Des exemples sont l'éthylène glycol, le propylène glycon, les butylène glycols, comme le 1,3butylène glycol, les pentane diols, comme le 1,5-pentane diol,
les hexane diols, comme le 1,6-hexane diol, le gycérol, le triméthylolpropane, le sorbitol, le pentaérythritol, le méthyl glucoside, le sucrose, leurs mélanges, etc. On préfère toutefois utiliser un polyol aliphatique comportant 2 à 4 groupes d'hydroxyle, plus particulièrement 3 ou 4 groupes de ce genre, notamment l'éthylène glycol, le propylène glycol, le glycérol, le trimé-thylolpropane, le sorbitol, etc. Les initiateurs tout particulièrement préférés sont les triols aliphatiques, comme le glycérol et le triméthylolpropane.
Dans la préparation du polyéther polyol, un initiateur de polyol tel que défini ci-dessus est condensé de façon séquentielle., en présence d'un catalyseur alcalin, tel que de l'hydroxyde de potassium, d'abord avec un oxyde d'alkylène comportant 3 à
8 atomes de carbone, de préférence 3 ou 4 atomes de carbone, et en- ;
<EMI ID=26.1>
ne que l'on peut condenser en premier lieu avec 'l'initiateur d'alcool sont l'oxyde de propylène, l'oxyde de butylène, l'oxyde de pentylène, leurs mélanges, etc, avec une préférence toute par- ticulière pour l'oxyde de propylène. Dans la mise en oeuvre des réactions de condensation séquentielles, on utilise des quantités d'oxyde d'éthylène et d'oxydes d'alkylènes supérieurs,telles que
<EMI ID=27.1>
<EMI ID=28.1>
de préférence d'environ 2/1 à environ 5/1.
Suivant une forme de réalisation particulièrement préfé- rée de l'invention, le polyéther polyol que l'on utilise dans la préparation de la mousse de polyuréthanne est un triol aliphati-
<EMI ID=29.1>
4.500-6.600 et un rapport des groupes hydroxyles primaires aux groupes hydroxyles secondaires d'environ 3/1 à environ 4,5/1.
Dans la préparation des mousses suivant l'invention, on ; peut employer, à titre de réactif isocyanate, n'importe quel po- lyisocyanate organique approprié ou mélange de polyisocyanates. Des exemples sont le toluène diisocyanate, notamment les mélanges
80/20 et 65/35 des 2.4- et 2,6-isomères, l'éthylène diisocyanate, <EMI ID=30.1>
cyanate, leurs mélanges, etc. Suivant une forme de réalisation particulièrement préférée de l'invention, on utilise un mélange
<EMI ID=31.1>
rapport en poids du 2,4-isomère au 2,6-isomère est d'environ 60/40 à environ 90/10, plus particulièrement d'environ 65/35 à environ
80/20 .
La quantité totale de polyisocyanates que l'on utilise devrait d'une façon générale être suffisante pour apporter au moins 0,7 groupe NCO par groupe hydroxyle dans le système de réaction, englobant le polyéther polyol, ainsi que toute matière additionnelle et/ou agent moussant présents dans ce système. En pratique, une quantité totale de réactif isocyanate est habituellement utilisée pour n'apporter pas plus d'environ 1,5 groupe NCO
<EMI ID=32.1>
On peut employer n'importe quel agent moussant approprié ou mélange approprié d'agents moussants dans la préparation des mousses de polyuréthanne. Il s'agit d'agents moussants minéraux, tels que l'eau, et d'agents moussants organiques contenant jusqu'à 7 atomes de carbone, comme les hydrocarbures halogènes et les alcanes, les alcènes et les éthers de bas poids moléculaire. Des exemples d'agents moussants organiques sont le monofluorotri-
<EMI ID=33.1>
thane, le 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroéthane, le chlorure de méthylène, le chloroforme, le tétrachlorure de carbone, le métha- ne, l'éthane, l'éthylène, le propylène, l'hexane, l'éther éthyli- que et l'éther diisopropylique. On préfère l'eau et les alcanes polyhalogénés de bas poids moléculaire, comme le monofluorotri-
<EMI ID=34.1> <EMI ID=35.1>
i
<EMI ID=36.1>
nes halogénés, par exemple, s'utilisent en une quantité d'environ 2 à 20 parties en poids par 100 parties en poids du polyéther polyol, et l'eau s'utilise en une quantité d'environ 1 à 6 parties en poids par 100 parties en poids du polyéther polyol.
Le catalyseur utilisé dans la préparation des mousses suivant l'invention peut être formé par l'un quelconque des catalyseurs connus comme étant intéressants à cet effet, notamment les amines tertiaires, les sels organe-métalliques, et des mélan-
<EMI ID=37.1>
tiaires, ce dernier système étant préféré. Des amines tertiaires typiques sont, par exemple : triéthylamine, triéthylène diamine,
<EMI ID=38.1>
méthylaminoéthylpipérazine, diméthylcyclohexylamine, des mélanges de bis(éther diméthylaminoéthylique) et de dipropylène glycol, tels que le mélange dans un rapport en poids de 7/3 qui est dispo-
<EMI ID=39.1>
<EMI ID=40.1>
exemple le produit que l'on peut acheter sous la marque "Polycat", le bis(éther diméthylaminoéthylpropylique), des mélanges de triéthylène diamine et de dipropylène glycol, par exemple les mélanges en un rapport en poids de 1/2 et de 1/4, que l'on peut acheter sur le marché sous les marques "Dabco 33LV" et "Dabco 8020", le
<EMI ID=41.1>
divers catalyseurs. Les catalyseurs préférés d'amines tertiaires sont la triéthylène diamine, les mélanges de bis(éther diméthyl- aminoéthylique) et de dipropylène glycol, la diméthylcyclohexyl- <EMI ID=42.1>
méthyiaminocyclohexane. On utilise le catalyseur d'aminé tertiaire dans une proportion d'environ 1,0-1,5, de préférence d'environ 0,25-0,75, partie par 100 parties en poids du polyol total que l'on utilise dans la préparation de la mousse.
Des exemples de sels organo-métaliiques sont, notamment, les sels d'étain, de titane, d'antimoine, d'aluminium, de cobalt, de zinc, de bismuth, de plomb et de cadmium, avec une préférence pour les sels d'étain, notamment les sels stanniques et stanneux. A titre d'exemple, de tels sels sont les octoates, les dilaurates, les diacétates, les dioctoates, les oléates et les néodéconates de ces métaux, avec une préférence pour les octoates. Le catalyseur de sel organo-métallique s'utilise dans une proportion d'environ 0-0,5, de préférence d'environ 0,05 à 0,2 partie, par 100 parties en poids du polyol total que l'on emploie dans la préparation de la mousse.
Il est préférable, dans la préparation des mousses de polyuréthanne suivant l'invention, d'utiliser une petite quantité d'un agent tensio-actif traditionnel afin d'améliorer encore la structure cellulaire de la mousse de polyuréthanne. Des agents tensio-actifs appropriés sont, notamment, les agents tensio-ac-
<EMI ID=43.1>
<EMI ID=44.1>
matières disponibles sur le marché.
- Si on le désire, on peut inclure dans le mélange de
<EMI ID=45.1>
<EMI ID=46.1>
sente invention, l'utilisation d'agents de cuisson n'est pas né- cessaire et, par conséquent, il est préférable d'exclure ces matières du mélange de réaction.
On peut également employer divers additifs pour appor- ter différentes propriétés aux mousses de polyuréthanne, par exem- ple des charges, comme les argiles, le sulfate de calcium ou le phosphate d'ammonium, en vue d'abaisser le coût et d'améliorer
les propriétés physiques. On peut ajouter des ingrédients, tels que les colorants pour obtenir les couleurs voulues, et on peut ajouter, pour assurer la résistance, des fibres de verre, de l'amiante ou des fibres synthétiques. En outre, on peut incorpo- rer des plastifiants, des désodorisants, des antioxydants et des agents retardant l'inflammation.
Des mousses préparées suivant les principes de la présente invention montrent des caractéristiques favorables de traitement et des propriétés physiques intéressantes. Ces mousses sont essentiellement à pores ouverts et deviennent non collantes après une période relativement courte de temps à. la
fin du moussage. Allant généralement d'une densité d'environ 0,016 à environ 0,080, de préférence d'environ 0,0272 à environ
<EMI ID=47.1>
SAC dépassant 2,2, en allant généralement d'environ 2,3 à environ 3,0, et une caractéristique de rebondissement de bille qui est généralement supérieure à environ 55%. Ces mousses de haute élasticité sont flexibles et molles et ne montrent que peu ou pas de tendance à l'affaissement. En combinaison avec une bonne résistance au déchirement, une bonne résistance à la traction et
<EMI ID=48.1> <EMI ID=49.1>
lisations d'amortissement.
Les exemples suivants illustreront plus complètement encore 1[deg.]invention.
Exemple 1
Préparation d'un polyol contenant une dispersion de particules
On ajoute 30 g de silice fumée synthétique à 600 g d'un polyéther polyol et on mélange pendant environ 10 minutes en utilisant un mélangeur à cisaillement élevé, ayant-une vitesse de pointe des aubes d'environ 1200 m/min à environ 2400 m/min. La silice, obtenue sur le marché sous la marque Cab-0-Sil, qualité M-5, de la société Cabot Corporation, est signalée comme ayant un pH de 3,5 à 4,2 et une dimension des particules primaires de 14 millimicrons. Le polyéther polyol a un poids moléculaire d'environ 4.675 et il est préparé en substituant un précurseur de glycérine propoxylé en bout par 15 moles d'oxyde d'éthylène jusqu'à un indice d'hydroxyle final d'environ 36. La dimension maximale efficace des particules et/ou des agglomérats de particules
dans la dispersion est mesurée en utilisant une jauge de broyage suivant la spécification ASTM D-1210-64 et on a trouvé qu'elle est d'environ 25 microns.
Exemple comparatif .\
Pour démontrer le caractère critique du degré de dispersion en ce qui concerne l'efficacité de la stabilisation, on
a préparé une seconde dispersion en utilisant les mêmes composants et les mêmes proportions que dans le cas de l'Exemple 1. Dans cette préparation comparative, toutefois, on a utilisé un mélangeur à faible cisaillement traditionnel, avec une vitesse de pointe des aubes de moins de 1200 m/min, pour mélanger la dispersion
<EMI ID=50.1> particules et/ou des agglomérats de particules dans la dispersion
<EMI ID=51.1>
Exemple 2 et Exemple comparatif B
On a préparé des mousses de polyuréthanne de haute élas- ticité, en utilisant des formulations classiques de mousse mais en incluant une proportion des concentrés de silice-polyol dispersas, préparés suivant l'Exemple 1 et suivant l'Exemple comparatif A.
<EMI ID=52.1>
<EMI ID=53.1>
<EMI ID=54.1>
l'utilisation d'une silice dispersée de façon efficace suivant la présente invention, alors qu'une silice dispersée de façon traditionnelle ne parvient pas à assurer la stabilité de la mousse.
<EMI ID=55.1>
<EMI ID=56.1>
<EMI ID=57.1>
à pores ouverts, mousse
pas de retrait
(1) Polyéther triol ayant un poids moléculaire de 4.500, préparé
par une oxyalkylation catalysée par KOH de glycérine, d'abord avec de l'oxyde de propylène et ensuite avec 10 moles d'oxyde d'éthylène.
(2) Polyéther polyol ayant un poids moléculaire de 673, préparé
par une propoxylation catalysée par KOH d'un mélange de 3/1 de dextrose et de glycérine.
(3) Produit disponible sur le marché sous la marque "DABCO 33LV",
consistant principalement en triéthylène diamine (1/3) et en dipropyiène glycol (2/3).
(4) Agent tensio-actif de polysiloxane disponible sur le marché,
vendu sous la marque "Q-25043" par la société Dow Corning.
(5) Mélange d'isomères de toluène diisocyanate (mélange 80/20 de
2,4- et de 2 , 6-isomère s) .
Exemples 3-8
Una mesure classique de l'efficacité de stabilisation d'une mousse est la "gamme d'étain", définie comme étant la gamme sur laquelle la quantité du catalyseur d'étain se trouvant
dans la formulation de moussage peut être modifiéa tout en conservant un traitement acceptable de la mousse. Les catalyseurs d'étain, comme le dilaurate de dibutyl étain, sont utilisés pour
-forcer la réaction entre l'isocyanate et le polyéther à une allure telle que la viscosité augmente rapidement et que le gaz gonflant soit emprisonné et conservé dans la mousse. Toutefois, une trop forte élévation de croissance de la viscosité a pour résultat une mousse à pores fermés, comportant des membranes robustes, relativement épaisses, et montrant un très faible écoulement d'air ainsi qu'un retrait de précuisson l'accompagnant. Une trop faible allure de croissance de la viscosité provoquera un amincissement important des membranes des pores, une rupture des pores, une perte de gaz gonflant, et un affaissement, une compaction ou
un fendillement résultants de. la mousse.
Pour avoir une utilité pratique, une formulation de mousse doit présenter une "gamme d'étain" acceptable afin d'évi-
<EMI ID=58.1>
faibles fluctuations de routine dans le débit pompé du courant d'alimentation de catalyseur d'étain.
Une série d'expériences ont été réalisées pour démontrer l'effet de la dimension des particules dispersées sur la stabilisation d'une mousse telle que représentée par les estimations de la gamme d'étain. On a préparé des dispersions à 5% de Cab-0-Sil de qualité M-5, de la façon décrite dans l'Exemple 1, en utilisant des mélangeurs à cisaillement variable pour arriver à la gamme désirée de dimensions de particules dispersées. Ces concentrés de silice-polyol dispersés ont été mélangés avec du po-lyol additionnel pour donner des concentrations de 0,5% en poids de la silice, par rapport au poids total du polyol. On a préparé des mousses de haute élasticité, à levée libre, suivant les formulations présentées ci-après par le Tableau II, en utilisant des techniques traditionnelles de mélange à la main. Le!.' quantités
<EMI ID=59.1>
mulation afin de déterminer la [deg.]gamme d'étain[deg.], qui est représentative de la stabilité de mousse atteinte par l'utilisation de chacune des dispersions de silice. Les résultats présentés illustrent qu'une dispersion efficace est un facteur critique dans la stabilité du traitement d'une mousse. La gamme d'étain étroite, montrée par des dimensions de particules dispersées, supérieures
à 100 microns, est impraticable et insatisfaisante.
<EMI ID=60.1>
<EMI ID=61.1>
<EMI ID=62.1>
1
<EMI ID=63.1>
<EMI ID=64.1>
persées, en utilisant le procédé général de l'Exemple 1 et de l'Exemple comparatif A, mais en utilisant du carbone en fines particules au lieu de la silice. Le carbone, obtenu sur le marché sous la marque "Channel Black", qualité FW 200, de la société Degussa Corporation, est signalé comme ayant une dimension moyenne de particules primaires de 13 millimicrons, une aire superficielle
<EMI ID=65.1>
<EMI ID=66.1>
bre, suivant le procédé général de l'Exemple 2, en utilisant les
<EMI ID=67.1>
à l'extérieur du cadre de la présente invention. Les formulations et les résultats sont présentas par le Tableau III ci-après.
<EMI ID=68.1>
<EMI ID=69.1>
<EMI ID=70.1>
Traitement de la mousse bonne mousse à retrait
pore s ouvert s=.
(1) Polyéther triol ayant un poids moléculaire de 4.500, préparé
<EMI ID=71.1>
avec de l'oxyde de propylène et ensuite avec 10 moles d'oxyde d'éthylène.
(2) Polyéther polyol ayant un poids moléculaire de 673, préparé
par une propoxylation catalysée par KOH d'un mélange de 3/1 de dextrose et de glycérine.
(3) Produit disponible sur le marché sous la marque "DABCO 33LV".
consistant principalement en triéthylène diamine (1/3) et en dipropylène glycol (2/3).
(4) Agent tensio-actif de polysiloxane disponible sur le marché,
<EMI ID=72.1>
(5) Mélange d'isomères de toluène diisocyanate (mélange 80/20 de
2,4- et de 2,6-iscmères).
<EMI ID=73.1>
en employant du dioxyde de titane à titre de matière à fines particules. Le dioxyde de titane utilisé a été obtenu sur le marché de la.société Degussa Corporation sous la désignation Grade P25. Cette est signalée comme ayant une dimension moyenne de. particules primaires de 15-40 millimicrons, une aire superficiel- le d'environ 50 m <2> /g et un pH de 3 à 4. '
On a préparé des mousses de haute élasticité à levée libre en utilisant les procédés classiques, et en partant des formulations présentées ci-après par la Tableau IV. On a obtenu des mousses sans retrait.
Tableau IV
<EMI ID=74.1>
Traitement de la mousse bonne mousse bonne mousse à
à pores ouverts potes ouverts
(1) Polyéther triol ayant un poids moléculaire de 4.500, préparé
par une oxyalkylation catalysée par KOH de glycérine, d'abord avec de l'oxyde de propylène et ensuite avec 10 moles d'oxyde d'éthylène.
(2) Polyéther polyol ayant un poids moléculaire de 673, préparé
par une propoxylation catalysée par KOH d'un mélange de 3/1 de dextrose et de glycérine.
(3) Produit disponible sur le marché sous la marque "DABCO 33LV",
consistant principalement en triéthylène diamine (1/3) et en dipropylène glycol (2/3).
(4) Agent tensio-actif de polysiloxane disponible sur le marché,
vendu sous la marque."Q-25043" par la société Dow Corning.
(5) Mélange d'isomères de toluène diisocyanate (mélange 80/20 de
2,4- et de 2,6-isomères).
Exemple 12
Or a préparé un concentré de polyol à particules dispersées, en utilisant le procédé général de l'Exemple 1 mais en employant de l'oxyde d'aluminium à titre de matière à fines particules. Cet oxyde d'aluminium a. été obtenu de la société Degussa Corporation sous la désignation "Grade C". Cette matière est signalée comme ayant une dimension moyenne des particules primaires
<EMI ID=75.1>
pH de 4-5.
On a préparé une mousse de haute élasticité à levée libre, en utilisant des procédés classiques, et en partant de la formulation présentée par le Tableau V suivant. On a obtenu une mousse stable, sans retrait.
Tableau V
<EMI ID=76.1>
Traitement de la mousse bonne mousse à
pores ouverts
<EMI ID=77.1>
<EMI ID=78.1>
d'éthylène.
(2) Polyéther polyol ayant un poids moléculaire de 673, préparé
par une propoxylation catalysée par KOH d'un mélange de 3/1 de dextrose et de glycérine.
(3) Produit disponible sur le marché sous la marque "DABCO 33LV" ,
consistant principalement en triéthylène diamine (1/3) et en dipropylène glycol (2/3).
(4) Agent tensio-actif de polysiloxane disponible sur le marché,
vendu sous la marque, "Q-25043" par la société Dow Corning.
(5) Mélange d'isomères de toluène diisocyanate (mélange 80/20 de
2,4- et de 2,6-isomères).
Exemples 13�17 On a. préparé une dispersion d'une silice amorphe syn- thétique en mélangeant 30 g de la silice avec 500 g d'un polyéther polyol, en employant un mélangeur à cisaillement élevé. La silice
<EMI ID=79.1>
<EMI ID=80.1>
dimension moyenne des particules primaires d'environ 4 microns.et
<EMI ID=81.1>
un poids moléculaire d'environ 4675 et il a été préparé en sub- stituant un précurseur de glycérine propoxylée en bout par 15
moles d'oxyde d'éthylène. La dispersion résultante, qui est un concentré de silice-polyol, est d'aspect trouble et a une visco- site de 2000 centipoises à 250[deg.]C.
On a préparé des mousses de polyuréthanne flexibles, de haute élasticité, en utilisant des formulations classiques de mousse mais en incluant une proportion du concentré de silice-
<EMI ID=82.1>
grédients et les proportions que l'on utilise. L'Exemple compara- tif D présente une mousse préparée sans agent stabilisant quelcon- �
<EMI ID=83.1>
tion de la technique antérieure, comprenant un composant de poly� ' mère-polyol, dont il a été question précédemment.
Dans chaque Exemple, les ingrédients ont été mélangés ensemble et versés dans une boite carrée en carton. On a obtenu
<EMI ID=84.1>
l'affaissement durant la cuisson ou durcissement à la températu- re ambiante. Après mesure de la densité de noyau de chaque mous- se, ses propriétés physiques ont été déterminées déformation
la compression, résistance à la traction, allongement, résistance au déchirement, rebondissement de bille , circulation d'air et facteur SAC (méthode ASTM D-1564-64T) . Les résultats des essais concernant les propriétés physiques sont présentés par le Tableau
<EMI ID=85.1>
<EMI ID=86.1>
<EMI ID=87.1>
<EMI ID=88.1>
<EMI ID=89.1>
<EMI ID=90.1>
Exemple ILS
<EMI ID=91.1>
<EMI ID=92.1>
<EMI ID=93.1>
placé au. four à 149[deg.]C pendant 6 minutes. Les mousses ont ensuite été retirées et découpées en deux morceaux pour observer leur
<EMI ID=94.1>
persées ne montre pas de retrait quelconque, tandis que l'exem-
<EMI ID=95.1>
<EMI ID=96.1>
Tableau VIII
Parties en poids
<EMI ID=97.1>
Stabilisation de mousse Pas de retrait Retrait
(1) Polyéther triol d'un poids moléculaire de 4.500, préparé
<EMI ID=98.1>
<EMI ID=99.1>
d'oxyde d'éthylène.
(2) Disponible sur le marché sous la marque "CAB-O-SIL M-5"
<EMI ID=100.1>
(3) Disponible sur le marché sous la marque "DABCO 33LV", consistant principalement en triéthylène diamine (1/3) et en dipropylène glycol (2/3).
<EMI ID=101.1>
société Union Carbide Corporation.
(5) Agent tension-actif de polysiloxane disponible sur le marché,
vendu sous la marque "Q-25043" de la société Dow Corning.
(6) Mélange d'isomères de toluène diisocyanate (mélange 80/20
des 2,4- et 2,6-isomères).
REVENDICATIONS
1. Procédé de préparation d'une mousse de polyuréthanne ! de haute élasticité au départ d'un mélange de réaction comprenant:
(a) un polyéther polyol d'un poids moléculaire d'au moins environ 1.500, un noyau d'alcool polyhydroxylique ayant une fonctionnalité d'environ 2 à environ 8, des segments de chaîne de po- <EMI ID=102.1>
terminaux hydroxyles primaires aux groupes terminaux hydroxyles secondaires allant d'environ 1,5/1 à environ 5,5/1
<EMI ID=103.1>
(c) un agent moussant ; et
(d) un catalyseur de réaction, caractérisé en ce qu'il comprend, dans le mélange de réaction susdit, un polyol contenant une certaine proportion d'une matière particulaire solide, finement subdivisée, dispersée de façon efficace, ayant une dimension maximale efficace des particules dans la dispersion, de moins d'environ 75 microns.