CH627124A5 - - Google Patents

Description

La présente invention est relative à un panneau comprenant une résine phénolique enrobant des charges, et à un procédé pour la fabrication de ce panneau.

La charge peut être constituée de billes ou de polystyrène expansé, ou d'argile expansée, ou de microsphères, ou de verre.

Ces panneaux, obtenus par malaxage de la charge avec un mélange liquide comportant la résine phénolique et un agent durcisseur de cette résine, présentent dans leur mode de réalisation actuel un certain nombre d'inconvénients dus à leur structure et à ce que l'on maîtrise mal leur fabrication.

Un de ces inconvénients réside, dans les conditions dans lesquelles la fabrication est actuellement pratiquée, en l'obtention d'une résine phénolique à cellules ouvertes qui, d'une part, est sujette aux infiltrations notamment d'eau et qui, d'autre part, brûle facilement du fait de la présence d'air inclus; de plus, cette résine à cellules ouvertes manque de cohésion.

Il est possible de minimiser ces inconvénients en plaçant le panneau obtenu entre des parements de nature appropriée, par exemple des parements en acier, mais seuls sont envisageables des parements formant autour du panneau une enveloppe présentant sa cohésion propre du fait du manque de cohésion du panneau lui-même; il n'est en particulier pas possible de réaliser ces parements sous la forme d'une couche de résine polymérisable solidaire du panneau par la totalité de sa surface; cette contrainte limite l'utilisation des panneaux à base de résine phénolique actuellement connue.

Un autre inconvénient de ces panneaux réside dans leur manque d'homogénéité, des charges de densité inférieure à la densité de la résine tendant à monter lorsque la résine n'est pas totalement polycondensée, et notamment lors de la phase d'expansion, alors que la résine plus dense tend à descendre; une coupe pratiquée dans un panneau réalisé de la façon actuellement connue révèle une densité de charge beaucoup plus grande à la partie supérieure du panneau qu'à sa partie inférieure, avec pour résultat une grande friabilité du panneau à sa partie supérieure; il apparaît en outre que la résine s'expanse de façon hétérogène, s'expansant beaucoup plus librement vers le haut du panneau que vers le bas, ce qui aggrave encore les propriétés mécaniques du panneau à sa partie supérieure.

En outre, on rencontre des diffïcutés à travailler industriellement les billes de polystyrène et les résines phénoliques dans leur composition actuellement connue du fait que leur faible durée de vie en pot, ce qui veut dire leur faible durée d'utilisation possible après préparation, limite considérablement la quantité de résine préparable et par conséquent utilisable pour une fabrication.

La présente invention vise à remédier à l'ensemble de ces inconvénients, à la fois par un choix judicieux de la composition du mélange polycondensable utilisé et par le contrôle des conditions, notamment d'évolution de la température lors de la fabrication.

A cet effet, le panneau selon l'invention est caractérisé en ce que la résine phénolique est une résine phénolique d'expansion dont le réseau est à cellules fermées.

Le procédé de fabrication du panneau selon l'invention est caractérisé en ce que l'on malaxe les charges avec un mélange fluide comportant au moins une résine phénolique, un durcisseur, un agent tensio-actif et un agent porogène choisi tel qu'il présente une température d'ébullition inférieure à la température de polycondensation du mélange et supérieure à la température ambiante lors du malaxage.

En dissociant l'expansion du mélange et sa polycondensation, c'est-à-dire son durcissement, on provoque une expansion maximale avant le durcissement, c'est-à-dire qu'on assure un remplissage complet du moule dans lequel est pratiquée la fabrication avant durcissement du mélange, avec pour résultat l'obtention de cellules fermées et d'une peau extérieure imperméable et d'aspect homogène; cette possibilité d'expansion maximale dans un volume limité permet en outre, si l'on a au préalable placé contre les faces internes de ce volume un matériau notamment polycondensable à base de résine phénolique, éventuellement renforcée, propre à constituer après polycondensation une couche de parement, d'obtenir une bonne interpénétration de la couche de parement et de l'âme en résine phénolique expansée dans leurs zones contiguës, avec pour résultat un bon accrochage de la couche du parement sur l'âme en mousse phénolique, laquelle présente en outre une bonne cohésion du fait de la structure à cellules fermées.

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Cette dissociation de la phase d'expansion et de la phase de durcissement peut être obtenue grâce à un choix judicieux de l'agent porogène qui doit présenter une température d'ébullition inférieure à la température de polycondensation du mélange, mais toutefois très supérieure à la température ambiante, pour éviter lors du malaxage un début d'émulsion qui, d'une part, diminuerait la vie du mélange en pot et, d'autre part, limiterait la faculté d'expansion ultérieure du mélange. Le mode de chauffage du moule après introduction du mélange polycondensable et des charges sera adapté pour réaliser effectivement la dissociation de la phase d'expansion de la résine et de la phase de polycondensation pour contrôler la réaction et obtenir un matériau homogène. Lorsque l'on a enrobé les billes de la quantité de résine nécessaire, on provoque au niveau de chaque bille une expansion de la résine, ce qui se concrétise dans le moule par des poussées dans toutes les directions, et cela au niveau de chaque bille.

Selon un mode d'exécution du procédé, on pratique en effet le chauffage de telle façon que la température s'élève progressivement jusqu'à une température voisine de la température d'ébullition de l'agent porogène, puis on maintient cette température pratiquement constante pendant un temps suffisant pour provoquer l'expansion maximale du mélange, sous une tension de vapeur de l'agent porogène élevée. On élève ensuite à nouveau la température progressivement jusqu'à la température de polycondensation, afin de provoquer cette polycondensation quand l'expansion est maximale, compte tenu du volume limité du moule dans lequel elle est pratiquée. Cette élévation de température depuis la température du palier de la phase d'expansion, c'est-à-dire la température voisine de la température d'ébullition de l'agent porogène, jusqu'à la température de polycondensation s'effectuera dans un mode de réalisation préféré de manière progressive pour permettre d'éliminer plus complètement les vapeurs d'eau et de formol sous l'action conjuguée du vide. Cette élimination progressive et donc plus complète permettra d'obtenir un aspect de surface amélioré dans le cas où l'on réalisera un panneau comprenant une couche de revêtement externe également en résine phénolique éventuellement renforcée.

La composition du mélange polycondensable est en outre choisie pour assurer un enrobage homogène des charges, c'est-à-dire pour fixer un maximum de mélange sur ces charges, de façon homogène, avant de provoquer l'expansion maximale puis la polycondensation de la façon décrite ci-dessus.

A cet effet, on peut augmenter la proportion d'agents tensio-actifs dans le mélange pour permettre une meilleure adhérence de la résine sur les billes. On diminuera la proportion d'agents durcisseurs pour diminuer les effets d'un démarrage de la phase de polycondensation qui pourraient se prodùire simultanément à la phase d'expansion, et cela à la température du palier choisie. Le but essentiel de ces modifications des proportions du mélange par rapport aux proportions pratiquées de façon connue est d'amener la viscosité de ce mélange avant l'expansion, et de conserver cette viscosité pendant l'expansion, à une valeur suffisamment élevée pour que l'accrochage sur les charges soit suffisant, et suffisamment basse pour éviter l'agglomération de trop de mélange autour des charges avec pour résultat un défaut d'expansion pour des raisons de poids.

A titre d'exemple non limitatif, on a obtenu de bons résultats en ramenant à une valeur de l'ordre de 5 % la quantité de durcisseurs dans le mélange polycondensable, contre une valeur de 10 à 15 % dans le cas des compositions actuellement connues, aboutissant à l'obtention de résine phénolique à cellules fermées, en portant à 2 % environ la proportion l'agents tensio-actifs, proportion qui est de l'ordre de 1 % dans les compositions connues, la proportion d'agents porogènes habituellement de l'ordre de 5 à 15 % étant portée à 20 % pour augmenter les facultés d'expansion du mélange, ces pourcentages s'entendant en termes de poids par unité de poids de résine phénolique.

L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la description ci-dessous, relative à un mode de mise en œuvre, donné à titre d'exemple, ainsi qu'aux dessins annexés.

La fig. 1 montre une vue en perspective, avec arrachement partiel, d'un panneau selon l'invention.

Les fig. 2 à 4 illustrent trois étapes successives de la fabrication de ce panneau dans un moule, en coupe par un plan vertical, perpendiculaire au plan général horizontal de ce moule.

Dans son mode de réalisation illustré à la fig. 1, le panneau présente une couche de revêtement extérieur 1 en résine phénolique polycondensée, de préférence renforcée par exemple d'un tissu de fibres de verre ou autres renforts analogues, solidaire sur la totalité de sa surface de l'âme réalisée en une résine phénolique expansée 2 à cellules fermées, enrobant des charges et par exemple des billes ou des microsphères de verre ou d'un matériau expansé tel que le polystyrène expansé, l'argile expansée, etc.

Les charges 3 sont enrobées dans la résine 2 y compris au niveau de la face de l'âme en contact avec la couche de revêtement 1, où la résine 2 forme une peau imperméable.

Le panneau pourrait également se présenter démuni de la couche de revêtement 1, cette peau imperméable assurant son étanchéité et sa résistance mécanique de surface offrant un aspect homogène.

Pour réaliser un tel panneau, on malaxe les charges 3 avec le mélange destiné à former, après expansion et polycondensation, la résine 2; ce mélange est également désigné par la référence 2 aux fig. 2 à 4.

Ce mélange, initialement fluide, comporte au moins une résine phénolique, un durcisseur, un agent tensio-actif et un agent porogène.

A titre d'exemple non limitatif, on a obtenu de bons résultats en utilisant un mélange comportant 5 % d'un durcisseur constitué d'acide sulfurique additionné d'alcool et d'eau, 2 % d'un agent tensio-actif constitué d'huile de silicone et 20 % d'un agent porogène constitué par un trichlorotrifluoroéthane, ces proportions s'entendant en termes de masse par unité de poids de résine phénolique dans le mélange.

Le trichlorotrifluoroéthane présente un point d'ébullition à environ 47° C, température intermédiaire entre la température ambiante lors du malaxage et la température de polycondensation du mélange, qui est de l'ordre de 60° C à 0,6 atm et qui autorise l'expansion maximale avant la polycondensation en contrôlant l'élévation de température du mélange lorsqu'il est placé dans le moule.

Après malaxage avec les charges pour répartir celles-ci au mieux, le mélange est placé dans une des moitiés 4 d'un moule 5, le cas échéant après que l'on a enduit les faces internes de cette moitié 4 et de l'autre moitié 6 du moule d'une couche de résine phénolique dans laquelle est de préférence noyé un matériau de renfort tel qu'une nappe de fibre de verre, si l'on désire obtenir un panneau comportant extérieurement une couche de revêtement 1 phénolique de même nature que l'âme. Cette phase de la réalisation d'un panneau est illustrée à la fig. 2.

De préférence, la couche de résine phénolique éventuellement armée 1 se trouve à l'état de gel prépolymérisé lorsque l'on introduit le mélange 2-3 dans la moitié 4 du moule 5.

Le moule 5 est ensuite fermé hermétiquement par rabattement de la moitié 6 sur la moitié 4, puis le volume 7 reste libre au-dessus du mélange 2-3 à l'intérieur du moule 5 ainsi fermé du fait que seule la moitié 4 était initialement remplie de mélange 2-3 et relié à une pompe à vide 8 qui tire au vide au moins pendant le chauffage schématisé par les flèches 9 à la fig. 3, avant et pendant la polycondensation consécutive à ce chauffage. La dépression peut rester faible pendant les phases de montée en température et d'expansion, mais sera augmentée pendant la phase de polycondensation pour éliminer les vapeurs.

Ce chauffage s'effectue en trois phases dont la première, d'une durée de 30 min par exemple, amène progressivement la température du moule et de son contenu de la température ambiante à une température par exemple d.e l'ordre de 40° C, c'est-à-dire une température proche de la température d'ébullition de l'agent porogène utilisé; la température est ensuite maintenue à cette valeur, par

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exemple de 40° C, pendant par exemple 30 min, phase pendant laquelle le mélange s'expanse sous une tension élevée des vapeurs issues du produit porogène; à la fin de cette phase d'expansion, la température est amenée progressivement de 40 à 60° C, où se produit la polycondensation; ce dernier chauffage dure par exemple environ 120 min.

Une température de polycondensation de l'ordre de 60° C permet d'utiliser comme charges 3 des billes de polystyrène expansé, qui ne doivent pas être chauffées à plus de 80° C.

Le chauffage pratiqué dans ces conditions pour la composition indiquée ci-dessus a permis d'obtenir une expansion maximale avant le durcissement, l'intégralité du volume interne du moule 5 étant emplie par le matériau expansé appliqué sous pression contre le revêtement de surface 1, lui-même appliqué contre la paroi du moule à la fin de la phase d'expansion et avant le durcissement, comme le 5 schématise la fig. 4; en outre, on a obtenu une répartition homogène de la charge 3 à l'intérieur du panneau.

Le mélange obtenu sur la composition indiquée présente une durée de vie en pot suffisante pour réaliser des fabrications mettant io en œuvre une grande quantité de mélange, ce méjange restant utilisable jusqu'à 1 ou2j.

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1 feuille dessins

Claims (14)

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1. Panneau comportant une résine phénolique enrobant des charges, caractérisé en ce que la résine phénolique est une résine phénolique d'expansion dont le réseau est à cellules fermées.

2. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente à sa périphérie une peau phénolique imperméable.

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REVENDICATIONS

3. Panneau selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un revêtement extérieur à base de résine phénolique polycondensée.

4. Panneau selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les charges consistent en des billes ou des microsphères d'un matériau choisi parmi le verre et les matériaux expansés tels que le polystyrène et l'argile expansée.

5. Procédé de fabrication d'un panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on malaxe les charges avec un mélange fluide comportant au moins une résine phénolique, un durcisseur, un agent tensio-actif et un agent porogène choisi tel qu'il présente une température d'ébullition inférieure à la température de polyconden-sation du mélange et supérieure à la température ambiante lors du malaxage.

6. Procédé selon la revendication 5, consistant à placer le mélange dans le volume interne d'un moule fermé, dans une quantité telle qu'il subsiste à l'intérieur de celui-ci un espace autorisant l'expansion ultérieure du mélange, caractérisé en ce que l'on élève progressivement la température du mélange jusqu'à une température voisine de la température d'ébulition de l'agent porogène, on maintient la température sensiblement constante pendant un temps suffisant pour provoquer une expansion maximale du mélange, puis on élève à nouveau progressivement la température du mélange pour provoquer la polycondensation du mélange expansé au maximum.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la composition du mélange est telle qu'il se trouve à l'état de gel jusqu'à la température constante pour communiquer au mélange une viscosité telle qu'une quantité maximale de ce mélange soit rassemblée autour des charges avant et pendant l'expansion.

8. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l'on tire au vide dans l'espace libre du moule au moins pendant le chauffage, avant et pendant la polycondensation.

9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'on enduit les parois du moule d'une couche de résine phénolique gélifiée préalablement à l'introduction des charges et du mélange dans ce moule.

10. Procédé selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé par le fait que l'on effectue un chauffage progressif pendant la phase de polycondensation de la température d'ébullition de l'agent porogène à la température de polycondensation.

11. Procédé selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisé par le fait que l'agent porogène est un trichlorotrifluoroéthane.

12. Procédé selon l'une des revendications 5 à 11, caractérisé par le fait que la quantité d'agents durcisseurs utilisée par rapport à la quantité de résine est de 5 %.

13. Procédé selon l'une des revendications 5 à 12, caractérisé par le fait que la quantité d'agents tensio-actifs par rapport à la quantité de résine est de 2 %.

14. Procédé selon l'une des revendications 5 à 13, caractérisé par le fait que la quantité d'agents porogènes est de 20 %.