Procédé de production de polymères ou de copolymères de styrène aptes
à être transformés en produits mousse
La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de polystyrène expansible à partir de polymères ou de copolymères de styrène notamment ou de déchets de polystyrène.
Les particules polymères aptes à être gonflées par l'application de chaleur sont bien connues. On connaît un procédé approprié pour fabriquer des substances polymères gonflables de ce genre, suivant lequel ces substances peuvent être obtenues à partir d'une variété de polymères et de copolymères dérivés d'hydrocarbures vinyliques monomères. Ces monomères sont, par exemple, l'éthylène, le styrène, le méthyl-styrène nucléaire, l'isobutylène, etc. Ces copolymères sont formés, par exemple, par le styrène et le butadiène, par le styrène et l'a-méthyl-styrène, ou par des polymères de styrène de ou du butadiène.
Des polymères particulièrement avantageux sont le polystyrène et ses copolymères avec des monomères tels que le butadiène, l'a-méthyl- styrène et l'isobutylène. Dans ces substances gonflables sont incorporées environ 3 à 30 parties en poids d'un hydrocarbure aliphatique ou cyclo-aliphatique bouillant entre 35 et 600. Des hydrocarbures appropriés sont ceux comprenant I'éther de pétrole, le pentane, l'hexane, l'heptane, le cyclo-pentane, le cyclo-hexane, le cyclo-pentadiène et les esters de ceux-ci.
Il est déjà connu d'effectuer le traitement des polymères par les mélanges d'eau et d'hydrocarbures sous la pression d'un gaz. La pression peut être établie au moyen d'air, d'azote, d'anhydride carbonique et d'hydrogène. Elle est, de préférence, de 1 à 2 atm. supérieure à la pression de vapeur de l'agent liquide à la température de traitement. Les températures de traitement varieront selon le point de ramollissement des polyFmères et seront de préférence de 5 à 200 inférieures à la température de ramollissement déterminée par la méthode de Vicat.
I1 résulte de ces traitements des particules gonflables contenant, en division homogène, des hydrocarbures liquides facilement volatils.
Génériquement ces particules gonflables sont con nues sous le nom de R perles . > . Elles peuvent être ron- des, ellipsoïdales ou de forme irrégulière.
Ces perles peuvent être gonflées partiellement avant d'être gonflées davantage pour former le produit final.
Des procédés connus. particulièrement avantageux pour gonfler, dans des moules fermés ou partiellement fermés, des substances polymères gonflables, consistent à utiliser de la vapeur, des gaz chauds, des rayons infrarouges et des ondes radio-électriques à haute fréquence.
En général. les procédés de fabrication connus de perles expansibles présentent l'inconvénient de demander un traitement à la température ambiante pendant une durée de 24 à 80 heures. Egalement, les masses de matières plastiques renfermant un agent gonflable. obtenues selon ces procédés ne sont parfois pas absolument homogènes, mais présentent un certain nombre de cavités. Ceci est souvent indésirable car, à la suite du processus de spumescence, il reste des trous dans les masses poreuses qui gênent la transformation ultérieure de ces masses en objets terminés.
Afin d'obtenir des objets coloriés par la mise en oeuvre des procédés connus, il est nécessaire d'expanser les perles, d'ajouter une solution contenant des agents colorants et ensuite de mouler les objets expansés et coloriés.
La présente invention obviant à ces inconvénients a pour objet un procédé de production de polymère ou de copolymère de styrène aptes à être transformés en produits mousse, caractérisé par le fait qu'on traite en suspension aqueuse, avec un agent gonflant, des polymères ou des copolymères de styrène sous forme de petites particules, on agite tout en chauffant sous pression le mélange jusqu'à une température de 110 à 115 C on refroidit et on sépare les particules ainsi produites sous forme de perles.
Le e polymère ou copolymère de styrène peut être préalablement préparé. extrudé et granulé. Comme avnnt-gonflant. on utilise de préférence des hydrocarbures volatils. aliphatiques ou cyclo-aliphatiques. Les polymères ou copolymères de styrène sont de préférence de granulométrie différente dont les qualités physiques et chimiques (densité. solubilité) peuvent être préalablement déterminées. ces polymères ou copolymères étant traités à des températures égales à leur point de ramollissement. Il est également judicieux d'additionner aux agents volatils un pourcentage de résines hydrofuges qui ne dissout pas les polymères de styrène et d'effectuer le traitement sous pression d'un gaz.
Le procédé peut être mis en oeuvre en préparant préalablement le matériau de départ dans un mélangeur à vis et en l'extrudant et en le granulant en petites particules d'un diamètre compris entre 1 et 3 mm.
Selon un mode de faire particulièrement avantageux. le procédé emploie des déchets de polystyrène industriels. coloriés ou non et donne des perles blanchâtres.
Selon une autre variante. on additionne des agents colorants au mélange aqueux. Comme agents colorants. il convient d'utiliser les colorants solubles dans l'eau tels que le bleu de méthylène et les pigments normalement insolubles dans les milieux aqueux. tels que le séléniure de cadmium.
Les polymères et copolymères de styrène et les hydrocarbures indiqués ci-dessus peuvent être utilisés dans le procédé revendiqué. Comme résine hydrofuge. il convient d'utiliser des résines de silicone (R. Si-O-0)
R = Alcoyl ou Phényl.
Un mode de mise en oeuvre adéquat du procédé consiste à introduire dans un autoclave à agitateur un volume d'eau dont la température se situe entre 10 et 20 C et du polymère sous forme de particules d'un diamètre compris entre 1 et 3 mm ainsi qu'au moins un agent gonflant. et de préférence 10 fic en poids de celui-ci d'une résine de silicone. On chauffe ensuite ce mélange très lentement en brassant fortement et on maintient sa température à 1100 pendant 2 heures. puis on refroidit.
On sépare les particules par filtration ou centrifugation et on sèche par soufflage avec de l'air de 300 à 500 C afin d'obtenir des granulés.
Les parties indiquées aux exemples suivants sont des parties en poids (exemples I à 4).
Esenlple 1
Dans un autoclave à agitateur. résistant à la pression, on introduit: 5 () 0 () parties d'eau, dont la température varie entre 10
et 70": 5000 parties de polymère ou co-polymère de styrène,
sous forme de petites particules d'un diamètre
compris entre 1 et 3 mm.
On introduit simultanément une solution composée de 350 parties d'hydrocarbures aliphatiques ou cycloaliphatiques. avec 10 5fc de résines de silicone.
On met l'agitateur en mouvement. et on chauffe très lentement le contenu de la chaudière à une température de 110"-1150. On maintient la chaudière pendant deux heures à cette température, puis on refroidit.
On sépare les particules par filtration ou centrifugation et on sèche par soufflage avec de l'air de 30 à 500.
Exemple 3
Dans les mêmes conditions que celles énoncées à l'exemple 1, on prépare. selon les proportions suivantes un polymère apte à être transformé en produit mousse.
5000 parties d'eau d eau 5000 parties de copolymères de styrène extrudé;
20 parties d'éther cellulosique (carboxy méthyl cellu
lose)
250 parties d'éther de pétrole.
On travaille dans les mêmes conditions que ci-dessus. Après refroidissement et évacuation de la solution d'éther cellulosique, une opération de lavage en cascade sera effectuée.
Exenlple 3
On introduit dans le même appareillage: 5000 parties d'eau; 5000 parties de polymères de styrène, sous forme de
perles;
12 parties d'alcool polyvinylique:
500 parties de pentane.
Fxes71ple 4
Dans le même appareillage. on introduit: 6000 parties d'eau ; 4000 parties de polymères de styrène broyé:
80 parties d'alcool gras sulfoné.
On travaille dans les mêmes conditions que celles énumérées à l'exemple 1. Après le traitement habituel. on obtient des particules sphériques aptes à être transformées en produit mousse. et en corps moulé poreux homogène qui peut être utilisé comme matériau isolant. dans la construction des bâtiments et pour d'autres usages analogues.