Procédé de fabrication d'une mousse de polyuréthane souple et hydrophile
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une mousse de polyuréthane suivant lequel on fait réagir en une fois, à la température ambiante, en présence d'eau, d'au moins un sel d'acide gras de l'étain divalent, d'au moins une amine tertiaire et d'au moins un agent tensio-actif, au moins un polyol à base de polyéther ou de polyester avec au moins un polyisocyanate organique.
Par "acide gras", on entend ici, comme il est d'usage, les acides aliphatiques et, plus particulièrement les acides à chaîne aliphatique droite, saturée, ayant entre 8 et 22 atomes de carbone. (Par exemple, l'acide oc- tanolque (ou caprylique), C7H, =-COOH, l'acide laurique, CllH23-COOH, l'acide palmitique, C15H31-COOH.) Les sels d'étain divalent de ces acides, en particulier les sels d'étain divalent des acides gras ayant entre 8 et 12 atomes de carbone, sont d'excellents catalyseurs pour la fabrication des mousses de polyuréthane par le procédé cité plus haut.
Ce procédé, dit procédé "one-shot", permet comme on le sait, l'obtention de mousses de polyuréthane souples.
Ces mousses souples, trouvent une importante application comme éponges utilisées notamment pour le ménage et l'entretien.
Toutefois, ces mousses de polyuréthane présentent en général une capacité d'absorption d'eau insuffisante pour permettre leur emploi vraiment satisfaisant comme éponge.
La présente invention permet l'amélioration du procédé de fabrication de mousse de polyuréthane défini ci-dessus, de manière à obtenir des mousses de polyuréthane non seulement souples mais présentant en outre de bonnes propriétés d'hydrophilie. Le procédé selon la présente invention est caractérisé par le fait que l'on incorpore dans le milieu réactionnel une quantité comprise entre 5 et 20%, en poids, par rapport au polyol, de méthyl-cellulose de manière à obtenir une mousse souple et hydrophile.
Ainsi, le procédé selon la présente invention consiste à mélanger aux substances de départ de la fabrication des mousses de polyuréthane par le procédé "one-shot" une quantité de méthyl-cellulose suffisante pour améliorer notablement la capacité d'absorption d'eau de la mousse ainsi obtenue, par rapport à celle des mousses fabriquées de la même manière mais sans incorporation de méthylcellulose.
Comme méthyl-cellulose on utilisera, par exemple, la méthyl-cellulose en poudre d'un degré de substitution de 1,5 environ connue dans le commerce sous le nom de"Tylose MH 300 p" et fabriquée par Hoechst-Kalle.
Si l'on emploie une quantité de méthyl-cellulose inférieure à 5% en poids par rapport au polyol, l'hydrophilie de la mousse obtenue est insuffisante.
Par contre, si la quantité de méthyl-cellu lose que l'on incorpore au milieu réactionnel est supérieure à 20% en poids par rapport au polyol, on obtient une masse de viscosité trop élevée pour permettre la formation d'une mousse.
On utilisera les mêmes polyols à base de polyester ou de polyéther que ceux qui sont employés dans la fabrication des mousses souples de polyuréthane par les procédes connus.
Toutefois, ce sont les polyols à base de po lyéther que l'on emploiera de préférence et cela en vue d'obtenir des mousses présentant une résistance à l'hydrolyse aussi bonne que possible.
Comme polyol à base de polyester, on utilisera les produits de réaction d'au moins un polyalcool avec au moins un polyacide organique notamment un polyacide aliphatique. Ledit polyalcool sera un diol, comme l'éthylène- glycol, le propylène-glycol, le triméthylèneglycol, le diéthylène-glycol, le dipropylèneglycol, le butanediol-1,3, le butanediol-1,4 ou un polyalcool contenant plus de deux groupes hydroxyle comme la glycérine, le sorbitol, le penta-érythrol, l'inositol, etc.
Comme polyol à base de polyéther, on utilisera, par exemple, des diols comme le polypropylène-glycol ou des triols ou des polyols comportant plus de trois groupements fonctionnels hydroxyle obtenus par addition de molécules d'oxyde de propylène ou de molécules d'oxyde d'éthylène et d'oxyde de propylène sur des composés possédant des atomes d'hydrogène actifs tels que les polyalcools ou les polyamines.
Les polyisocyanates organiques que l'on utilisera seront ceux que l'on emploie dans les procédés connus de fabrication de mousses souples de polyuréthane et notamment les polyisocyanates suivants: 2,4- et 2,6-toluylène- diisocyanates, 1, 4et et l,5-naphtylène-diiso- cyanate, 4, 4'-diphénylméthane-diisocyanate, paraphénylène diisocyanate, hexaméthylènediisocyanate, 2, 4-toluylène-diisocyanate dimère, cyclohexane diisocyanate-1,4; 4,4' ,4tu triphénylméthane-triisocyanate, polyméthylènepolyphénylisocyanate comportant de 3 à 5 noyaux benzéniques. On peut utiliser un mélange de ces polyisocyanates.
L'incorporation dans le milieu réactionnel de la méthyl-cellulose se fait en agitant énergiquement le mélange de cette substance, employée sous forme d'une poudre fine, et des autres produits de départ de la fabrication de la mousse. I1 est avantageux, en vue d'obtenir une meilleure homogénéité du milieu réactionnel et, par suite, de la mousse obtenue, de mélanger d'abord la poudre de méthylcellulose avec le polyol et d'ajouter ensuite les catalyseurs et l'agent tensio-actif au mélange binaire obtenu, cette dernière opération étant effectuée juste avant la mise en réaction de l'ensemble de ces substances avec l'eau et le polyisocyanate ou bien en même temps que cette mise en réaction.
Afin de permettre l'obtention d'un mélange homogène de la poudre de méthyl-cellulose et des autres substances, il est préférable que les grains de cette poudre aient une grosseur inférieure à 0,2 millimètre.
I1 est préférable de dessécher complètement la poudre de méthyl-cellulose avant l'emploi de façon à pouvoir fixer de manière précise et aux valeurs désirées la quantité de cette substance et la quantité d'eau mises en réaction.
En présence de la méthyl-cellulose, la formation de la mousse se produit dans les conditions habituelles. En particulier, le temps nécessaire à la "montée" de la mousse est le même que sans cette substance.
Exemple 1
On prépare, par agitation au moyen d'un agitateur rotatif tournant à 3500 tours/minute, un mélange intime des substances suivantes: "Niax 14-46" (triol de polyéther
d'indice OH égal à 46,
fabriqué par Union Carbide) 100 g
Méthyl-cellulose
("Tylose MH 300 p" Hoechst-Kalle) 5 g
Huile de silicone "SF 1066"
(General Electric) 2 g Catalyseur "A1,, (amine tertiaire
fabriquée par Union Carbide) 0,2 g
Octanoate stanneux 0,2 g
Le mélange des substances indiquées ci-dessus est effectué en deux phases, la première consistant à mélanger le polyol et la méthylcellulose jusqu a l'obtention d'un mélange homogène ce qui nécessite environ 30 secondes d'agitation.
La deuxième phase de mélange d'une durée de l'ordre de 15 secondes a lieu après l'adjonction de l'huile de silicone et des catalyseurs.
On ajoute ensuite, successivement et sans cesser d'agiter le mélange, 3,5 g d'eau et 43,5 g de toluylène-diisocyanate renfermant 80 moles % de l'isomère 2,4 et 20 moles % de l'isomère 2,6, cette quantité de toluylènediisocyanate correspondant à un "indice TDI" égal à 105.
Après l'introduction du diisocyanate dans le milieu réactionnel, on continue à agiter pendant 5 à 7 secondes, c'est-à-dire jusqu'au moment où le mélange prend subitement un aspect crémeux. A ce moment, on verse très rapidement tout le mélange dans un moule en carton doublé intérieurement de papier.
I1 se produit un moussage rapide qui fait "monter" la mousse qui occupe tout le moule en moins d'une minute. On maintient ensuite la mousse pendant une heure à 1200C dans une étuve avant de ramener à la température ambiante et de démouler.
Le bloc de mousse obtenu peut être facilement découpé en morceaux plus petits de formes et de dimensions désirées utilisables comme éponges.
Exemple 2
On procède comme dans exemple 1, mais avec 10 g de méthyl-cellulose au lieu de 5 g.
Exemple 3
On procède comme dans Exemple 1 mais avec 15 g de méthyl-cellulose.
Exemple 4 (comparatif)
On fabrique une mousse de référence en procédant comme dans Exemple 1 mais sans méthyl-cellulose.
Exemple 5
On procède comme dans exemple 1, mais en employant au lieu de 100 g de "Niax 14-46", 100 g de "Desmophène 3600" qui est un polypropylène-glycol linéaire de poids moléculaire voisin de 2000 et d'indice OH égal à 56, fabriqué par Bayer, Leverkusen, et avec 12 g de méthyl-cellulose et 44,6 g de toluylène diis ocyanate.
Exemple 6 (comparatif)
On fabrique une mousse de référence en procédant comme dans exemple 4 mais sans méthyl-cellulose.
La capacité d'absorption d'eau des mousses fabriquées selon les exemples précédents est évaluée en mesurant le "taux d'absorption capillaire" de la manière décrite dans le brevet français NO 1284015 (Rhône-Poulenc).
Les propriétés caractéristiques des mousses fabriquées selon les exemples précédents sont indiquées au tableau suivant.
Taux Résistance
d'absorption mécanique
No de l'exemple capillaire à l'état humide
(g/cm2)
Exemple 1 68,4 622
Exemple 2 63,9 596
Exemple 3 73,6 708
Exemple 4
(mousse de
référence) 43,3 520
Exemple 5 57 600
Exemple 6
(mousse de
référence) 35 550
On voit, en comparant entre elles les valeurs du taux d'absorption capillaire des différentes mousses fabriquées selon les exemples ci-dessus, que l'adjonction, selon le procédé faisant l'objet de l'invention, de méthyl-cellulose dans le milieu réactionnel lors de la fabrication des mousses souples de polyuréthane, a pour effet une amélioration importante de la capacité d'absorption d'eau de ces mousses et améliore aussi leur résistance mécanique à l'état humide.