CH413348A - Produit à base de mousse de matière plastique, procédé de fabrication de ce produit et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Description

  
 



  Produit à base de mousse de matière plastique, procédé de fabrication de ce produit
 et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé
 La présente invention se rapporte à un produit à base de mousse de matière plastique, à un procédé de fabrication de ce produit et à un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.



   Il existe une nette demande pour un produit en mousse de matière plastique, notamment en forme de feuille économique, offrant tous les avantages des mousses ordinaires, mais capable de supporter une traction dans une ou plusieurs directions sans se déchirer, ou même sans s'étendre. Le but général de l'invention est une feuille de mousse de matière plastique renforcée, remplissant ces conditions.



   Le produit à base de mousse de matière plastique faisant l'objet de l'invention est caractérisé par une feuille flexible de mousse de polyuréthane, ladite feuille ayant une structure cellulaire entièrement unitaire et continue et étant formée d'une zone interne à pores relativement grossiers et de deux zones superficielles à pores relativement fins, et par une couche de renfort filamentaire ajourée noyée dans ladite zone interne, la mousse s'étendant sans discontinuité à travers les interstices de ladite couche et présentant sensiblement la même structure de pores dans ces interstices que sur les côtés de ladite couche de renfort.



   Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution du produit faisant l'objet de l'invention et une forme d'exécution de l'appareil que comprend l'invention.



   La fig. 1 est une vue en élévation schématique de l'appareil;
 la fig. 2 est une coupe d'une partie de l'appareil, à plus grande échelle;
 la fig. 3 est un détail agrandi de la fig. 2;
 la fig. 4 est une vue en perspective en partie arrachée d'une première forme d'exécution du produit;
 la fig. 5 est une coupe agrandie, suivant la ligne 5-5 de la fig. 4;
 la fig. 6 est une vue en perspective partiellement arrachée d'une deuxième forme d'exécution du produit;
 la fig. 7 est une vue en perspective partiellement arrachée d'une troisième forme d'exécution du produit, et
 la fig. 8 est une vue en perspective, partiellement arrachée d'une dernière forme d'exécution du produit.



   La mousse de polyuréthane, formée à partir d'un polyisocyanate (spécialement un   diisocyanate    de toluène) et d'un composé hydroxylé (par exemple glycols, polyols, polyesters et polyéthers) est un type courant de mousse de matière plastique commerciale.



  La composition particulière d'une mousse de polyuréthane donnée varie beaucoup suivant les propriétés désirées, telles que densité, résistance à la traction, résistance au déchirement, flexibilité, grosseur des cellules, etc. Un exemple de mousse flexible est décrit dans la suite de cet exposé.



   Dans cet exemple, on utilise une résine préalablement mélangée, comprenant un prépolymère à deux composants à base de polyéther, par exemple un prépolymère de diisocyanate de toluène et d'un composé organique possédant au moins deux groupes réactifs avec les diisocyanates, avec un excès de diisocyanate de toluène. A 100 parties en poids de cette résine mélangée préalablement, on ajoute 0,5 partie en poids d'huile de silicone et on place le mélange de prépolymère dans un réservoir 11 relié à une pompe 12, dans l'appareil représenté à la fig. 1.



  On prépare alors un catalyseur et on l'introduit dans  un réservoir 13 relié à une pompe 14. Ce catalyseur est un mélange comprenant 0,5 partie en poids de   triéthylène    diamine dissoute dans 1,3 partie en poids de   N,N,N-tétraméthylbutane    diamine et 2,0 parties en poids d'eau distillée.



   Les pompes 12 et 14 refoulent continuellement leur matière première respective dans une tête mélangeuse ordinaire 16, à des débits exactement déterminés. Le régime de la pompe 12 est réglé de manière que son débit soit à peine inférieur au débit total du mélange liquide moussant que doit fournir la tête 16, puis le régime de la pompe à catalyseur 14 est réglé de manière que son débit soit de 3,8   o/o    de celui de la pompe 12.



   Des serpentins de refroidissement sont disposés dans chacun des réservoirs   1 1    et 13 et également en association avec la tête mélangeuse, de façon que le mélange soit refroidi en dessous de la température ambiante pour retarder le moussage. Avantageusement, chacun des ingrédients primaires est refroidi à - 6,70 C dans le réservoir et le mélange n'a pas une température supérieure à   10     C après sa sortie de la tête 16.



   La tête mélangeuse 16 est montée sur un   méca.-    nisme de chariotage, comprenant des galets 18 et des rails 19, le faisant osciller lentement dans une direction perpendiculaire au plan de la fig. 1. Pendant que la tête 16 se déplace alternativement, le mélange moussant liquide à base de polyuréthane sort de son ajutage, passe dans un tube de guidage courbe 20 et tombe sur la surface supérieure ou de support d'une bande de support 21 qui avance sur une table 22 dans une direction perpendiculaire au mouvement de chariotage de la tête 16. La surface supérieure de la bande de support 21 est revêtue d'un agent antiadhérent (par exemple caoutchouc de silicone, polyéthylène, cire ou polytétrafluoroéthylène) et la bande sousjacente peut consister en un tissu, une tôle métallique mince ou toute autre feuille flexible appropriée.

   La bande de support 21 est sans fin et passe sur une série de rouleaux de support 23, qui sont au moins en partie des rouleaux   d'entrai-    nement faisant avancer la bande 21 à une vitesse uniforme dans la direction des flèches.



   On voit à la fig. 2 un jet 25 du mélange   mousse    sant qui s'écoule de haut en bas de la tête 16 jusqu'à la bande de support 21 qui avance sur la table 22.



  La tête 16 est animée d'un mouvement de va-et-vient d'une vitesse telle (par exemple 360 degrés par minute) qu'une couche suffisamment épaisse du mélange moussant soit appliquée sur la bande 21.



  Après avoir quitté la table 22, la bande 21 pénètre entre deux rouleaux aplanisseurs opposés 28 et 29, qui sont de préférence recouverts de couches 30 et 31, respectivement, de caoutchouc ou d'une autre matière élastique. Comme on le voit à la fig. 1, le rouleau supérieur 28 est monté sur un support réglable 33 qui permet de modifier la distance entre son axe et l'axe du rouleau inférieur 29.



   Lorsque la bande de support 21 pénètre entre les rouleaux 28 et 29, elle se trouve opposée à la face inférieure d'une bande couvrante 35, qui passe autour du rouleau supérieur 28. La bande couvrante 35 est également une courroie sans fin et est revêtue d'un agent antiadhérent tout comme la bande de support 21. Elle est aussi supportée et entraînée par une série de rouleaux 36. Cette construction permet un déplacement simultané de la bande de support 21 et de la bande couvrante 35 en opposition directe surface à surface   Fune    par rapport à l'autre.



   L'agent antiadhérent et la matière sous-jacente des bandes 21 et 35 sont de préférence élastiques et compressibles de manière que les bandes puissent être pressées l'une sur l'autre pour leur introduction entre les rouleaux 28 et 29, même si l'écartement entre les rouleaux est nul, c'est-à-dire même si les rouleaux sont disposés de manière à se trouver en contact en l'absence des bandes. Cependant, suivant l'épaisseur désirée de la feuille de mousse, le rouleau 28 peut être monté ou abaissé grâce au support réglable 33, de manière à faire varier l'écartement des rouleaux et augmenter ou diminuer l'épaisseur de la feuille produite. La quantité de mélange à déposer entre les bandes pour produire une feuille d'une épaisseur substantielle est très faible.

   Par exemple, un écartement des rouleaux de seulement   0,5 mm    donne une feuille de 13 mm d'épaisseur en utilisant le mélange moussant décrit précédemment. Comme on le voit à la fig. 2, un cordon 38 de mélange moussant en excès est continuellement refoulé en avant des rouleaux 28 et 29, de sorte que la quantité de mélange qui subsiste entre les bandes est juste suffisante pour former après moussage une feuille ayant l'épaisseur désirée.



   Une couche discontinue de matière de renfort 39, débitée par un rouleau d'approvisionnement 40, est également dirigée entre les rouleaux 28 et 29. Cette matière de renfort peut être de nature très diverse, comme décrit plus bas, mais dans cet exemple, elle consiste en un treillis à mailles ouvertes de brins de   saran  . Ce treillis est attiré entre les rouleaux 28 et 29 par les bandes 21 et 35 et sous la pression des rouleaux, le mélange moussant liquide qui subsiste entre les bandes est complètement chassé à travers les mailles ouvertes du treillis et autour des brins individuels de ce dernier. Il en résulte que la matière de renfort est   complètement    enfermée dans le mélange moussant.



   A la fig. 3, on voit que les parties se trouvant entre les rouleaux sont fortement comprimées. Sous cette forte pression, les bandes 21 et 35 sont écrasées à tel point que leurs surfaces adjacentes se conforment dans une certaine mesure à la surface irrégulière de la matière de renfort 39, en laissant très peu de mélange moussant entre elles, de sorte que la petite quantité de mélange qui reste est complètement refoulée autour des brins de la matière de renfort 39.  



     I1    s'est avéré que la position finale de la couche de renfort entre les grandes faces de la feuille terminée peut être modifiée en agissant sur l'angle de   pçnétration    de la matière de renfort entre les rouleaux 28 et 29. En d'autres termes, si cet angle est augmenté de manière que la matière de renfort 39 soit initialement dirigée plus près de la bande couvrante 35 et plus à l'écart de la bande de support 21, la matière de renfort sera plus proche de la grande face supérieure de la feuille de mousse terminée.



  Pour permettre ce réglage, le rouleau 40 d'approvisionnement de matière de renfort 39 peut être déplacé en hauteur comme désiré grâce à des moyens de réglage 41 visibles à la fig. 1.



   Le mélange moussant commence à se dilater peu après sa sortie des rouleaux 28 et 29 et forme une mousse 43 (fig. 2). A ce moment, les bandes 21 et 35 sont libres de s'écarter l'une de   l'autre,    de sorte que le moussage ne rencontre que relativement peu de résistance. Lorsque le mélange commence à mousser, la structure cellulaire se forme   in situ        autour des mailles ouvertes du treillis de renfort et sur ses deux faces, de sorte qu'une feuille de mousse complètement unitaire est créée autour du renfort.



   Par leur mouvement de concert à vitesse constante, par exemple de   6, 1 m/mn,    les bandes 21 et 35 transportent la mousse juste formée dans trois zones de chauffage séparées destinées à un stade préliminaire de polymérisation à chaud. Ces zones comprennent trois carters 45, 46 et 47 s'étendant à environ 30 cm au-dessus des bandes et renfermant des serpentins de chauffage à vapeur 48, 49 et 50, respectivement, qui élèvent la température dans ces zones à trois niveaux croissant successivement. Dans le cas de la feuille de mousse particulière de cet exemple, ces carters peuvent avoir chacun environ   6,1 ru    de longueur et faire régner des températures   de 520 C, 820 C, et 1190 C, respectivement.

   En    admettant une vitesse d'avance des bandes 21 et 35 de   6, 1 m/mn,    ces températures et cette longueur font que la mousse de polyuréthane sort du dernier carter 47 dans un état semi-polymérisé, mais tel que la mousse se supporte   d'elle-même.   



   A ce point de sortie, les bandes sans fin 21 et 35 quittent la feuille de mousse renforcée partiellement polymérisée (désignée par 52 à la fig. 1), la feuille passe sur un rouleau fou 53 et pénètre dans un four 54 de polymérisation à chaud finale. Pendant la polymérisation finale, la feuille de mousse renforcée 52 avance sur une série de rouleaux 55 disposés en festons jusqu'à ce que sa polymérisation soit terminée. A la sortie du four de polymérisation finale 54, la feuille est enroulée sur un rouleau de produit terminé 56.



   Les fig. 4 à 8 sont des vues agrandies de plusieurs formes d'exécution du produit selon l'invention. Dans chacune d'elles, les grandes faces plates de la feuille présentent une surface caractéristique ressemblant à la peau, d'une structure extérieure à pores beaucoup plus fins que ceux de la mousse à l'intérieur de la feuille. Ceci tient à ce que la structure cellulaire de ces grandes faces se forme au contact des bandes de support et couvrante 21 et 35 respectivement, et le moussage ne peut pas progresser jusqu'à la pleine porosité atteinte ailleurs dans la feuille.



   Le produit représenté à la fig. 4 comprend une feuille 58 de mousse de polyuréthane unitaire et formant un bloc entourant un treillis à mailles ouvertes 59. Ce treillis 59 peut être formé de brins divers, par exemple de   fibres- de    saran comme décrit pré  cédemment,    de monofilaments de verre ou de nylon ou de n'importe quelle autre matière plastique appropriée, de fils métalliques, de fibres naturelles de coton ou de jute ou de divers autres fils tordus ou en mèche, etc. Le tissage peut être perpendiculaire ou en biais par rapport à l'axe longitudinal de la feuille de longueur indéfinie, fabriquée par le procédé et l'appareil des fig. 1 et 2.

   La propriété essentielle de cette couche de renfort et de toutes les autres couches de renfort décrites dans cet exposé est qu'elle est discontinue de façon que la structure en mousse puisse se former complètement et en un bloc à travers la couche et autour de ses brins. Ainsi, le treillis ouvert 59 peut consister en plusieurs nappes de fils métalliques entrecroisés, non tissés, collées ensemble ou pas, ou en une feuille flexible de matière à perforations ou en toute autre feuille de renfort présentant des interstices à travers lesquels la mousse peut se former.



   La fig. S est une coupe agrandie d'un coin du produit de la fig. 4. On voit le treillis de renfort 59 disposé environ à mi-distance entre les grandes faces de la feuille. Cette coupe montre également la structure cellulaire unitaire s'étendant entièrement à travers la couche de renfort et autour des brins de celle-ci.



   La forme d'exécution représentée à la fig. 6 comprend une couche de renfort formée d'une série de fils métalliques parallèles 61. Le produit de la fig. 6 a pour caractéristique de résister à une traction longitudinale grâce aux brins 61, mais de s'étirer facilement sous l'effet d'une traction transversale aux brins.



   Même dans la direction parallèle aux brins, la feuille peut parfois s'étirer dans une certaine mesure, par exemple les fibres de saran peuvent s'étirer de 18    /o    avant de se rompre.



   La feuille de mousse de polyuréthane unitaire représentée à la fig. 7 comprend une couche de renfort formée d'un ou plusieurs brins 62 bouclés de façon désordonnée et formant un feutrage. Cette couche de renfort ne résiste évidemment pas à la traction pendant sa fabrication, et est donc couchée directement sur la bande de support 21 plutôt que d'être tirée légèrement entre les bandes par les rouleaux 28 et 29. En général, le but du filament bouclé de   facon    désordonnée de la feuille représentée à la fig. 7 est d'augmenter la résistance au déchirement.  



   La fig. 8 représente une autre forme d'exécution de la feuille de mousse de polyuréthane renforcée, dans laquelle le brin de renfort est un fil   électnque    ment conducteur 63, étendu en boucles continues et sans contact par croisement sur lui-même. A un point désiré le long de la bande, les extrémités du fil sont sorties et pourvues de bornes 64 et 65.



   La forme d'exécution de la fig. 8 constitue un élément de chauffage électrique utilisable par exemple comme coussin, couverture ou enveloppe chauffant. Le fil 63 peut être étendu transversalement au moyen d'un quelconque mécanisme débiteur animé d'un mouvement de va-et-vient, ou il peut être étendu suivant une autre disposition appropriée.

   Si   l'on    adopte la disposition par boucles transversales, on peut placer plusieurs fils dans des zones longitudinales respectives de la feuille, de façon qu'une feuille donnée puisse donner naissance à plusieurs bandes du produit On peut également coucher plusieurs fils côte à côte comme dans le produit de la fig. 6, puis couper la feuille étirée à la longueur voulue et raccorder électriquement les extrémités exposées des paires adjacentes des fils, de façon à permettre le passage du courant d'un fil à l'autre le long de la feuille. N'importe quel réseau de fils électriquement conducteurs noyés dans la feuille de mousse unitaire peut convenir pour le coussin chauffant envisagé, pour autant qu'un circuit continu soit établi dans la feuille.

   Si désiré, ces coussins chauffants peuvent être encore renforcés par adjonction de l'une quelconque des couches de renfort non métalliques décrites précédemment.
  

Claims (1)

1. REVENDICATION I Produit de mousse de matière plastique, caractérisé par une feuille flexible de mousse de polyuréthane, ladite feuille ayant une structure cellulaire entièrement unitaire et continue et étant formée d'une zone interne à pores relativement grossiers et de deux zones superficielles à pores relativement fins, et par une couche de renfort filamentaire ajourée noyée dans ladite zone interne, la mousse s'étendant sans discontinuité à travers les interstices de ladite couche et présentant sensiblement la même structure de pores dans ces interstices que sur les côtés de ladite couche de renfort.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Produit selon la revendication I, caractérisé par une couche de renfort en un treillis à mailles ouvertes de brins de renfort.

   2. Produit selon la revendication I, caractérisé par une couche de renfort de brins de renfort séparés, parallèles et espacés côte à côte.

   3. Produit selon la revendication I, caractérisé par une couche de renfort formée d'un feutrage d'au moins un brin de renfort bouclé de façon désordonnée.

   4. Produit selon la revendication I, caractérisé par une couche de renfort formée d'au moins un fil électriquement conducteur étendu sans contact par croisement avec lui-même.

   REVENDICATION II Procédé de fabrication du produit selon la revendication I, caractérisé en ce que l'on étend un mélange moussant liquide sur une surface de support, en ce que l'on place sur ladite surface de support une couche discontinue d'éléments de renfort filamentaires espacés, en ce que l'on dispose une surface couvrante sur la matière de renfort, en ce que l'on presse les surfaces de support et couvrante l'une contre l'autre pour chasser complètement le mélange à travers la couche de renfort, en ce qu'on laisse lesdites surfaces se séparer pour permettre au mélange interposé de mousser en une feuille de mousse unitaire autour des éléments de renfort et pénétrant dans les interstices compris entre ces derniers,

   et en ce que l'on éloigne lesdites surfaces de la feuille.

   SOUS-REVENDICATIONS 5. Procédé selon la revendication II, caractérisé en ce que l'on étend continuellement ledit mélange sur une bande de support flexible mouvante d'une longueur indéfinie, en ce que l'on dirige sur ladite surface de support une couche de renfort discontinue mouvante de brins de renfort espacés, d'une longueur indéfinie, en ce que l'on dirige sur la couche de renfort une bande couvrante mouvante de longueur indéfinie, et en ce que l'on presse au rouleau continuellement les bandes l'une contre l'autre.

   6. Procédé selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce que l'on comprime élastiquement les bandes de support et couvrante l'une contre l'autre entre des rouleaux opposés élastiquement, normalement en contact de surface-à-surface.

   7. Procédé selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce que l'on dirige la bande de support revêtue de mélange entre une paire de rouleaux opposés et en ce que l'on règle l'angle d'entrée de la matiere de renfort entre les rouleaux pour faire varier sa position finale entre les grandes faces de la feuille terminée.

   8. Procédé selon la revendication II, caractérisé en ce que l'on refroidit le mélange moussant liquide en dessous de la température ordinaire pour en retarder le moussage, puis en ce que l'on coule continuellement le mélange refroidi sur un support flexible en mouvement.

   9. Procédé selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce que l'on refroidit le mélange au moins jus qu'à - 4o C pour en retarder le moussage avant de couler le mélange refroidi en va-et-vient au travers de la bande de support flexible mouvante, de longueur indéfinie.

   10. Procédé selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce que l'on dirige les bandes, avec la mousse renforcée entre elles, à travers une série de zones de durcissement préliminaire à chaud, dont la température croît successivement et, après que le mélange a moussé en une feuille unitaire autour des brins de renfort, en ce que l'on dirige la mousse renforcée à travers une zone de durcissement à chaud finale, après avoir séparé les bandes de support et couvrante de la mousse renforcée se trouvant entre elles.

   11. Procédé selon la revendication II, caractérisé en ce que le mélange moussant est un polyuréthane liquide.

   REVENDICATION III Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication II, comprenant une paire de bandes flexibles aptes à se déplacer de concert l'une sur Autre et définissant des surfaces de formation opposées libérables par rapport audit produit, et des moyens de déplacement pour éloigner les bandes de la feuille de mousse renforcée terminée, caractérisé par des moyens de fourniture pour disposer une couche de matière de renfort entre lesdites surfaces, par une paire de rouleaux élastiques serrant les bandes l'une contre l'autre pour refouler l'excès de mélange d'entre les surfaces de formation et pour chasser complatement le mélange restant autour de la matière de renfort,

   et par des moyens permettant une séparation pratiquement libre des bandes après leur passage entre les rouleaux de façon que le mélange mousse entre les bandes et autour de la matière de renfort.

   SOUS-REVENDICATIONS 12. Appareil selon la revendication III, caractérisé par des moyens pour solliciter initialement la matière de renfort contre l'une des deux surfaces pour déterminer la position finale de la matière de renfort dans la feuille terminée.

   13. Appareil selon la revendication III, caractérisé par des moyens de réglage de la pression des rouleaux pour faire varier l'espace entre les rouleaux afin que le mélange en excès soit refoulé d'entre les surfaces de moussage et que le mélange restant soit chassé complètement autour de la matière de renfort.

   14. Appareil selon la revendication III, caractérisé par une paire de bandes flexibles de longueur indéfinie qui définissent des surfaces de support et couvrante opposées, libérables par rapport à ladite matière plastique en mousse, par une tête mélangeuse pour distribuer ledit mélange moussant liquide, et par des moyens de réfrigération pour maintenir le mélange notablement en dessous de la température ordinaire afin d'en retarder le moussage et par un mécanisme de chariotage pour déplacer continuellement la tête alternativement en travers de la surface de support.

   15. Appareil selon la revendication III, caractérisé par un poste de chauffage préliminaire de trois zones de températures croissant successivement, à travers lesquelles les bandes passent pour un durcissement partiel de la mousse renforcée se trouvant entre elles, et par un poste de chauffage final pour le durcissement de la mousse renforcée séparée.

   REVENDICATION IV Utilisation du produit selon la revendication I comme coussin chauffant, caractérisée en ce que ladite couche de renfort est formée d'un fil électriquement conducteur continu étendu en boucles sans contact par croisement avec lui-même et relié à chacune de ses extrémités à des moyens de connexion électrique.