FR2510286A1 - Materiau anti-acoustique, materiau formant barriere flexible reduisant la transmission du son et procede de production - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN MATERIAU ANTI-ACOUSTIQUE. SELON L'INVENTION, IL CONTIENT UN POLYURETHANE ELASTOMERE RETICULE COMME LIANT ET DES QUANTITES SENSIBLES DE PARTICULES ANTI-ACOUSTIQUES QUI Y SONT INCORPOREES, LE RAPPORT PONDERAL DES PARTICULES AU POLYURETHANE ETANT D'AU MOINS 10. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A LA LUTTE CONTRE LE BRUIT.

Description

La présente invention se rapporte à un produit d'un polymère amortissant

le son contenant de grandes quantités

d'un matériau amortissant le son lié par un polymère.

Des matériaux formant barrières contre le son ont été formés en incorporant des particules anti-acoustiques dans des liants de polymère Cependant, les niveaux de

charge étaient relativement bas.

Dans le brevet US No 4 110 510 au nom de Oliveira, le matériau formant barrière contre le son comprend une feuille en maille imprégnée de chlorure de polyvinyle ayant un revêtement d'un polyéthylène chloré contenant du sulfate de baryum Cette feuille enduite estfeuilletée des deux côtés d'une couche intermédiaire en mousse La charge maximum du sulfate de baryum dans le polyéthylène chloré liant est à un rapport pondéral de 2:1, il n'y a donc que deux parties de sulfate de baryum pour une partie du liant de résine. Dans le brevet US No 4 010 818 au nom de Westley, la barrière flexible contre le bruit a la forme d'une couche formant masse adhérant à un substrat non tissé La couche formant masse se compose de néoprène et de particules qui sont dispersées de sulfure de fer, oxyde de fer, sulfate de baryum ou oxyde de baryum Dans la formule donnée, le poids du sulfate de baryum dans le néoprène n'est égal qu'au poids du néoprène La concentration préférée des particules est de 45-55 % avec le maximum envisagé, basé sur le poids total,

de 70 %.

Dans le brevet US No 4 191 798 au nom de Schumacher et

autres, la feuille anti-acoustique est une composition thermo-

plastique très chargée Elle contient 5-50 % en poids d'un interpolymère d'éthylène, environ 2-15 % en poids d'une huile de traitement et environ 50-90 % en poids de charge qui peut

être soit du carbonate de calcium ou du sulfate de baryum.

Il faut la combinaison spéciale de résinescomme l'acétate de vinyle et un copolymère d'éthylène en plus de l'huile de traitement. En ce qui concerne les hydrogels liants, le brevet I US No 4 246 146 au nom de Wood et autres révèle une classe

générale de compositions élastomères d'hydrogels de poly-

uréthane contenant les matériaux préférés selon l'invention.

Cependant, les compositions du brevet de Wood et autres sont mélangées à de grandes quantités de matériaux ralentis- sant la combustion pour former un revêtement qui produit une barrière pour une protection contre l'incendie Dans le brevet US No 4 241 537 au nom de Wood est révélé un milieu

de croissance sur place utilisant du polyuréthane hydrogel.

Il n'y a pas de suggestion, dans aucun de ces brevets, de

structures indépendantes dans des buts anti-acoustiques.

La présente invention a pour objet une composition

anti-acoustique pouvant être mise en forme.

La présente invention a pour autre objet une composi-

tion anti-acoustique de faible prix,contenant une grande quantité d'un matériau anti-acoustique peu coûteux (sur une base pondérale) et une quantité relativement faible du

polymère liant peu coûteux.

La présente invention a pour autre objet une composi-

tion anti-acoustique contenant une grande quantité de parti-

cules anti-acoustiques incorporéesdans une petite quantité d'un polymère liant, laquelle composition peut être mise à

une forme souhaitée.

La présente invention a pour autre objet un procédé pour incorporer une grande quantité de particules d'un

matériau anti-acoustique dans un polymère liant pour fabrica-

tion à des formes souhaitées.

La présente invention a pour autre objet une composi-

tion anti-acoustique flexible ayant un rapport pondéral du

sulfate de baryum au polymère liant supérieur à 10:1.

Ces objets et d'autres encore deviendront mieux

apparents à la lecture de la description qui suit.

Une masse d'un matériau anti-acoustique peut être formée en une pièce amortissant en masse, en mélangeant de 3 grandes quantités de l'agent amortissant le son comme du

sulfate de baryum ou du carbonate de calcium dans une sus-

pension aqueuse, à un prépolymère hydrophile unique En utilisant un prépolymère terminé en isocyanate et miscible dans l'eau comme liant, de grandes quantités des particules amortissant le son déjà dans une suspension dans l'eau, peuvent être mélangées au prépolymère à la température ambiante pour former un mélange réactif qui laisse un temps suffisant pour permettre le moulage de la masse à la forme souhaitée avant que le prépolymère ne se durcisse pour former un polymère liant d'un hydrogel de polyuréthane qui maintient la grande masse des particules ensemble Des charges de particules d'au moins 10 fois le poids du liant sont faciles à obtenir et des charges à des niveaux d'au moins 20 fois peuvent être obtenues Le matériau peut être moulé en feuilles flexibles et appliqué à une couche

fibreuse pour augmenter la résistance Un latex supplémen-

taire peut être ajouté quand une plus ample résistance

est souhaitée.

Les groupes terminaux réactifs du prépolymère peuvent être formés soit avec les groupes terminaux d'isocyanate aromatiques conventionnels ou avec des groupes terminaux d'isocyanate aliphatiquesqui abaissent la réactivité du prépolymère laissant plus longtemps pour la mise en forme finale de l'article Les groupes aromatiques donnent un prépolymère qui peut réagir avec l'eau et durcir en environ

secondes.

La partie interne principale du prépolymère de poly-

isocyanate miscible dans l'eau peut être formée d'un poly-

éther polyol qui contient suffisamment d'unités d'oxyéthylène pour rendre le prépolymère miscible dans l'eau Afin de permettre la réticulation du revêtement final du polymère, on emploie, dans un mode de réalisation, un polyol qui a plus de deux groupes hydroxyles Chacun de ces groupes hydroxyles peut être coiffé de diisocyanates conventionnels comme du diisocyanate de toluène pour donner le prépolymère de polyisocyanate miscible dans l'eau Dans un autre mode de réalisation, la structure du polymère final réticulé peut être obtenue en choisissant un diol, plutôt qu'un polyol, comme unité de base du prépolymère avec le coiffage de l'isocyanate effectué avec un polyisocyanate ayant plus

de deux groupes NCO par molécule.

Les groupes NC O sur le prépolymère produisent du gaz carbonique lors d'un contact avec l'eau Pour garantir qu'un gel se formera plutôt qu'une mousse conventionnelle de polyuréthane, la quantité effective des groupes NCO par molécule du prépolymère doit être réduite Cela est fait en utilisant des molécules relativement grandes du polyol entre les groupes NCO terminaux Quand les groupes hydroxyles d'une grande molécule de polyol sont coiffés des groupes diisocyanates par exemple, le poids moléculaire moyen en nombre du prépolymère obtenu est de l'ordre de 2000 ou plus Le prépolymère est employé entre 1 et 100 parties pour 100 parties d'eau et de préférence entre 1 et 20 parties pour 100 parties d'eau Bien que la formation de mousse ne pose pas un problème particulier pour la production de ce produit, dans le processus préféré, il n'y a pas une importante formation de mousse Ainsi, si l'on utilise un rapport relativement important du prépolymère à l'eau dans la gamme ci-dessus, il peut être sage d'employer un prépolymère d'un poids moléculaire supérieur pour abaisser le nombre résultant de groupes NCO afin d'éviter toute production de mousse La phase d'eau contient également de

grandes quantités du matériau formant barrière contre le son.

Quand de plus petites quantités du prépolymère sont employées, il n'y a pas suffisamment de résine pour maintenir ensemble les grandes quantités d'additifs Des plus grandes quantités du prépolymère peuvent être employées avec le bénéfice

supplémentaire d'une plus forte résistance.

Le prépolymère préféré utilisé pour former le liant a un poids moléculaire relativement important avec une

quantité relativement faible de NCO par poids unitaire.

Les mousses par ailleurs, ont une concentration bien plus importante en groupes NCO par poids du prépolymère Par exemple, les mousses décrites dans le brevet US No 4 066 578 au nom de Murch et autres ont environ deux équivalents de NCO pour 1000 grammes du prépolymère alors qu'un équivalent de NCO pèse 42 grammes Cette concentration peut également être exprimée par 2 milliéquivalents de NCO par gramme du

prépolymère en l'écrivant sous forme de 2 meq NCO/g.

Les présents prépolymères ont considérablement moins de groupes NCO de l'ordre de 1,0 meq NCO/g ou moins Ainsi, il y a beaucoup plus du polymère hydrophile entre chaque groupe NCO terminal, lequel est en lui-même hydrophobe Par suite, le prépolymère en général est hydrophile et il se dissous totalement dans l'eau Une technique pour obtenir un prépolymère à faible concentration en NCO consiste à

allonger la chaine d'un polyol avec des unités de polyoxy-

alcoylène En utilisant le triol glycérol avec les unités d'oxyde d'éthylène et/ou d'oxyde de propylène, par exemple, on peut obtenir le polyol formant un prépolymère qui suit:

A

CH 2 Qu H 2-CH ln e H A CH-O-l-CH 2-CH O 4-H A CH 2-O-t-CH 2-CH in avec une valeur de N comprise entre environ 10 et 50 et A pouvant être H ou CH 3 Quand A est H, l'unité entre crochets est une unité d'oxyde d'éthylène (EO) etquand A est CH 3, l'unité est de l'oxyde de propylène (PO) La quantité d'oxyde de propylène (PO) employé doit être limitée car le prépolymère n'aura pas l'hydrophilicité nécessaire si seul PO est utilisé Dans le cas o l'on n'utilise que PO et EO, la quantité de PO par rapport au total de PO + EO doit être inférieure à environ 50 % afin que le prépolymère se dissolve dans l'eau Une autre raison pour cette gamme est que, quand la teneur en PO augmente au-dessus de 50 %, la capacité de ralentir la combustion du polymère résultant diminue Cette propriété peut être utile dans certaines applications. On fait alors réagir ce polyol trifonctionnelparticulier avec un diisocyanate pour former la liaison d'uréthane et les groupes isocyantes terminaux comme suit:

A-NCHO

CH 2 CH 2-CH- O -CNH NCO

Le choix du composant de polyoxyalcoylène dépend des conditions employées quand le prépolymère coiffé d'isocyanate

est subséquemment dissous dans l'eau pour former le gel.

Un polyoxyalcoylène formé uniquement d'unités d'oxyde d'éthylène sera hydrophile et se dissoudra dans l'eau mais c'est un solide à la température ambiante Cela peut poser un problème pendant l'utilisation Tandis que l'on attend que la fin du prépolymère solide se dissolve lentement dans 2 OC l'eau, la partie qui s'est dé-jè dissoute peut prématurément

commencer à former un gel, comme on l'expliquera ultérieure-

ment, ce qui ne permet pas d'obtenir un gel homogène Pour éviter ce problème, il est avantageux que le prépolymère soit sous une forme liquide afin qu'il puisse facilement se

dissoudre sans chauffage, ce qui augmente l'allure de gélifi-

cation, et se mélange avec l'eau pour former un gel avec la

charge importante de particules anti-acoustiques Un prépoly-

mère qui est un liquide à la température ambiante peut être obtenu en incorporant diverses quantités d'un comonomère 0 relativement hydrophobe dans le produit de polymérisation à base ox d'oxyde d'éthylne Des comonomères comme l'oxyde de propylène (PO) décrit dans l'exemple cidessus ou l'oxyde de butylbne (BO) peuvent être copolymérisés sous forme d'un copolymère statistique, d'un copolymère séquencé ou les deux, afin que le copolymère résultant reste hydrophile Une copolymérisation statistique est particulièrement préférée pour garantir l'obtention d'un prépolymère liquide ayant une

faible viscosité.

L'addition de ces comonomères offre également d'autres caractéristiques souhaitables pour certaines applications, c'est-à-dire une meilleure flexibilité à basse température, une meilleure élasticité et analogues Comme on l'a décrit précédemment, on peut copolymériser jusqu'à environ 50 moles % d'un comonomère relativement hydrophobe comme de l'oxyde de propylène, avec le monomère d'oxyde d'éthylène en obtenant toujours des réseaux liants hydrophiles et réticulés quand 1 o ces produits sont utilisés sous forme d'intermédiaires de

polyols dans la mise en pratique de la présente invention.

Les prépolymères préférés ne contiennent que jusqu'à environ moles % du comonomère relativement hydrophobe Ainsi,

dans toute la présente description, le terme "polyoxy-

éthylène polyol"est destiné à inclure non seulement un

homopolymère d'oxyde d'éthylène mais également des copoly-

mères hydrophiles d'oxyde d'éthylène tels que ceux décrits

ci-dessus o tous les dérivés de polyols ont une fonctionna-

lité hydroxyle de l'ordre de deux ou plus La teneur en oxyde d'éthylène est généralement supérieure à environ 50 moles %, donc le prépolymère résultant sera miscible avec l'eau. Cependant, comme cela est indiqué dans le brevet US No 3 719 050 au nom de Asao et autres, auquel on se réfère dans le brevet US No 4 241 537 au nom de Wood et autres, des quantités assez importantes d'oxydes d'alcoylène autres que l'oxyde d'éthylène peuvent être employées pour obtenir un système utilisable comprenant une émulsion

plutôt qu'une vraie solution.

Les prépolymères n'ont pas à être liquides Si l'opération de formation du liant est effectuée à une température élevée, alors le prépolymère peut être fondu à l'état liquide à cette température assez élevée Ce produit liquide fondu peut alors facilement se mélanger à l'eau pour former le gel homogène De plus, si l'isocyanate

de coiffage est choisi comme ayant une réactivité relative-

ment faible, alors il peut être acceptable d'utiliser un prépolymère solide et d'attendre que le solide se dissolve

à la température ambiante parce que la réaction de forma-

tion du gel n'aura pas commencé.

Des prépolymères peuvent être obtenus par réaction de EO, PO ou BO avec des polyols comme du glycérol, du

1,2,6-hexanetriol, du 1,1,1-triméthylolpropane, du 3-( 2-

hydroxyéthoxy)-1,2-propanediol, du 3-(-2-hydroxypropoxy)-

1,2-propanediol, du 2,4-diméthyl-2-( 2-hydroxyéthoxy)-

méthylpentanediol-1,5, du 1,1,1-tris ( 2-hydroxyéthoxy)-

méthyll éthane, du 1,1,1,-tris ( 2-hydroxypropoxy)méthyl-

propane, de la triéthanolamine, de la triisopropanolamine,

du pyrogallol et du phloroglucinol.

Un exemple d'un polyol à chaîne étendue qui est approprié est le polyéther triol XD 1421 qui était produit par Dow Chemical Company Il avait un poids moléculaire de l'ordre de 4900 Il était composé d'un rapport de trois unités d'oxyde d'éthylène statistiquement copolymérisées pour une unité d'oxypropylène, avec une teneur en hydroxy de 0,61 meq OH/g Un autre exemple d'un matériau qui est commercialisé est Pluracol V- 7 (marque déposée) fait par BASF Wyandotte, qui est unpolyoxyalcoylène polyol liquide de

poids moléculaire élevé.

Le polyol dont la chalne est allongée peut alors être

coiffé d'un polyisocyanate pour former le prépolymère.

Les polyisocyanates appropriés utiles pour la préparation

de ce type de prépolymère comprennent le toluène-2,4-

diisocyanate, le toluène-2,6-diisocyanate, des mélanges commercialisés de toluène-2,4 et 2,6-diisocyanates, du diisocyanate d'éthylène, du diisocyanate d'éthylidène,

du propylène-1,2-diisocyanate, du cyclohexylène-1,2-

diisocyanate, du cyclohexylène-1,4-diisocyanate, du

diisocyanate de m-phénylène, du diisocyanate de 3,3 '-

diphényl-4,4 '-biphénylène, du diisocyanate de 4,4 '-

biphénylène, du diisocyanate de 3,3 '-dichloro-4,4 '-

biphénylène, du diisocyanate de 1,6-hexaméthylène, du diisocyanate de 1,4tétraméthylène, du diisocyanate de 1,10-décaméthylène, du diisocyanate de 1,5-naphtalène,

du cumène-2,4-diisocyanate, du 4-méthoxy-1,3-phénylêne-

diisocyanate, du 4-chloro-1,3-phénylènediisocyanate, du

4-bromo -1,3-phénylènediisocyanate, du 4-éthoxy-1,3-

phénylènediisocyanate, du 2,4 '-diisocyanatodiphényléther, du 5,6diméthyl-1,3-phénylènediisocyanate, du 2,4-diméthyl-

1,3-phénylènediisocyanate, du 4,4 '-diisocyanatodiphényl-

éther, du benzidinediisocyanate, du 4,6-diméthyl-1,3-

phénylènediisocyanate, du 9,10-anthracènediisocyanate,

du 4,4 '-diisocyanatodibenzyle, du 3,3 '-diméthyl-4,4 '-

diisocyanatodiphénylméthane, du 2,6-diméthyl-4,4 '-diisocyana-

todiphényle, du 2,4-diisocyanatostilbène, du 3,3 '-diméthyl-

4,4 '-diisocyanatodiphényle, du 3,3 '-diméthoxy-4,4 '-diisocya-

natodiphényle, du 4,4 '-méthylène bis(diphénylisocyanate),

du 4,4 '-méthylène bis (dicyclohexylisocyanate), du diisocya-

nate d'isophorone, du PA Pl ( polyaryl polyisocyanate commercialisé et vendu par Upjohn Company et défini dans le brevet US No 2 683 730), du 1, 4-anthracènediisocyanate, du 2,5-fluorènediisocyanate, du 1,8naphtalènediisocyanate

et du 2,6-diisocyanatobenzofurane.

Sont également appropriés les polyisocyanates ali-

phatiques comme le triisocyanate Desmodur N-100 vendu par Mobay qui est un produit d'addition de biuret de l'hexaméthylènediisocyanate; le diisocyanate Hylene W vendu

par Du Pont, qui est du diisocyanate de 4,4 '-dicyclohexyl-

méthane; le diisocyanate IPDI ou Diisocyanate d'Isophorone vendu par Thorson Chemical Corp, qui est de l'isocyanate de 3-isocyanatométhyl-3,5, 5-triméthylcyclohexyle; ou le diisocyanate THMDI vendu par Verba-Chemie, qui est un mélange d'isomères 2,2,4 et 2,4,4 de diisocyanate de

triméthyl hexaméthylène.

Une autre technique de production du prépolymère consiste à utiliser un isocyanate polyfonctionnel ayant une fonctionnalité supérieure à 2 en combinaison avec un

diol à chaîne étendue.

Les diols appropriés de départ pour l'extension de chaîne utiles dans ce procédé pour la préparation des prépolymères comprennent l'éthylène glycol, le propylène glycol, le triméthylène glycol, le 1,2-butylène glycol, le 1,3-butanediol, le 1,4-butanediol, le 1,5-pentanediol,

le 1,2-hexylène glycol, le 1,10-décanediol, le 1,2-

cyclohexanediol, le 2-butène-1,4-diol, le 3-cyclohexène-

1,1-diméthanol, le 4-méthyl-3-cyclohexêne-1,1-diméthanol, le 3-méthylène1,5-pentanediol, le diéthylène glycol,

le résorcinol, l'hydroquinone, le 4,6-dibutyl tertiaire-

catéchol, et le catéchol.

Les polyisocyanates appropriés utiles dans cette technique comprennent PA Pl (polyaryl polyisocyanate commercialisé et vendu par Upjohn Company et défini dans le brevet US No 2 683 730), le 2,4,6-toluène-triisocyanate

et le triisocyanate de 4,4 '4 "-triphénylméthane.

D'autres techniques de préparation du produit réactionnel de polyoxyéthylène polyol coiffé d'hydrophile ayant une fonctionnalité moyenne d'isocyanate supérieure à deux sont révélées dans le brevet US No 4 137 200 au

nom de Wood et autres, incorporé ici à titre de référence.

Comme on l'a indiqué ci-dessus, des gels particulière-

ment utiles peuvent être préparés en coiffant d'abord un polyoxyéthylène polyo I d'un polyisocyanate de façon que le produit coiffé ait une fonctionnalité réactionnelle supérieure à deux Ensuite, on fait réagir la résine en la

dissolvant dans l'eau de façon à obtenir un gel réticulé.

Il est également possible d'utiliser un polyoxy-

éthylène polyol coiffé d'isocyanate ayant une fonctionnalité

s'approchant de deux, auquel cas un organe réactif poly-

fonctionnel tel qu'un organe ayant trois ou jusqu'à environ huit sites réactifs d'amine, d'hydroxy, de thiol ou de carboxylate par molécule moyenne est incorporé pour former un produit réticulé tridimensionnel L'organe réactif est de préférence suffisamment réactif pour concurrencer la réaction de l'eau avec les groupes isocyanates Des organes réactifs polyfonctionnels utiles sont les amines qui comprennent des matériaux comme la diéthylènetriamine, la triéthylênetétramine, la tétraéthylènepentamine, la

polyéthylèneimine, la tolylène-2,4,6-triamine, l'éthylène-

1 1 diamine, la triméthylènediamine, la têtraméthylènediamine,

la pentaméthylènediamine, l'hexaméthylènediamine, l'amino-

éthanol, la diéthanolamine, l'hydrazine, la triéthanolamine,

la 4,4 '-méthylènebis (p-chloraniline), et analogues.

Pour produire la structure du liant, le prépolymère est dissous dans l'eau qui contient également les matières particulaires formant barrière contre le son Certains des groupes NCO terminaux réagissent avec l'eau pour former un composé de carbamate qui est instable à la température ambiante et qui se rompt pour former une amine L'amine réagit à son tour avec un autre groupe NCO de terminaison de chaîne pour former une liaison urée pour joindre les deux chaînes La réaction peut être illustrée comme suit: H Il

R-NCO + H 20 > R-N-C-OH R NH 2 + C 02

instable amine réactive H I H

R-NH + R'NCO > R'N-C-NR

urée On peut incorporer, dans le liant, divers types de matériaux formant barrières contre le son La plupart des matériaux sont d'abord mis en suspension ou dissous dans la phase aqueuse pour former la bouillie ou solution et ensuite le prépolymère est mélangé à la bouillie La quantité des matériaux à ajouter à l'eau peut varier de l'ordre de 10 parties du matériau pour 100 parties d'eau jusqu'à environ 300 parties du matériau pour 100 parties d'eau Si des concentrations sont employées qui sont inférieures à la quantité la plus faible, il peut ne pas y avoir suffisamment du matériau formant barrière contre le son dans le liant résultant Par ailleurs, si l'on ajoute plus de matériau dans l'eau que la quantité supérieure spécifiée, alors une pâte très visqueuse se forme ne pouvant bien se mélanger au prépolymère Cette discussion concernant la quantité des additifs anti-acoustiques est basée sur des matériaux ayant une masse spécifique telle qu'une densité de l'ordre de 4,5, que possède le sulfate de baryum Bien entendu, si l'on emploie des particules bien plus lourdes, comme du plomb, ayant une densité de 11,3, alors des quantités pondérales plus importantes peuvent être ajoutées dans la bouillie aqueuse avant que l'on obtienne une pâte épaisse limite Dans certains cas, une partie du matériau amortis- sant le son peut initialement être mélangée au prépolymère au lieu d'être ajoutée à la bouillie aqueuse ou solution,

mais cela n'est pas le processus préféré.

Les charges anti-acoustiques peuvent être tout maté-

riau conventionnellement employé comme le sulfure de fer, l'oxyde de fer, le sulfate de baryum, le carbonate de calcium, la bauxite, le gypse, le plomb et autres poudres

denses comme des poudres de métaux Des matériaux parti-

culièrement préférés sont le sulfate de baryum, le carbonate

de calcium et les poudres de métaux.

De plus, des agents de renforcement peuvent également être ajoutés dans le mélange pour améliorer la résistance de la composition résultante On peut utiliser de nombreux types de fibres dans ce but, comme-du bois, du carbone, du verre, une polyoléfine, un polyester, un polyamide, des fibres cellulosiques et d'alcool polyvinylique; de

la laine minérale, des fibres de métaux; et autres.

La composition anti-acoustique peut également être appliquée à une couche de fibrestisséesou non tisséespour améliorer la résistance résultante Les fibres typiques comprennent un polyester, du coton, de l'acier, du verre

et autres matériaux conventionnels de renforcement.

Pour former un produit anti-acoustique, il y a d'autres facteurs à considérer que celui permettant d'obtenir une grande quantité de matériau, anti-acoustique; dans une quantité relativement faible du polymère liant Le produit anti-acoustique doit également avoir les propriétés souhaitées de résistance, la densité, le module et la résistance au retrait souhaités Les valeurs de résistance à la traction obtenues pour ce système liant en hydrogel semblent dépendre de la quantité du prépolymère en hydrogel que l'on utilise Dans certaines conditions, même une faible quantité de 5 grammes du prépolymère peuvent donner une résistance respectable quand on emploie 300 grammes de la charge La résistance à la traction se rapporte également à la quantité de la charge qui est employée Comme avec toute charge contenant un système polymérique, plus il y eu de charge, d'autant plus

faible est la résistance à la traction.

Il y a également une relation entre le module qui est la mesure de la raideur en fonction de la quantité de la charge employée Des valeurs plus faible du module sont préféréescar elles permettent à la pellicule ou feuille d'être flexible et de pouvoir s' adapter facilement autour d'un objet à assourdir S'il y a trop peu du polymère liant pour une quantité donnée de la charge, alors la feuille devient trop raide La flexibilité est souhaitée car elle aide également

le matériau à adsorber plus de son.

La plupart des matériaux fait dans les exemples qui suivent ont un toucher allant du caoutchouc au cuir qui indique la bonne flexibilité que l'on obtient; On peut s'attendre à ce que la densité à sec en kilogrammes par mètres cube soit, de façon nominale, fonction de la quantité de la charge employée Comme il n'y a qu'une faible quantité de la résine qui est présente, on peut s'attendre à ce que la relation de densité soit directement proportionnelle à la quantité de charge ajoutée Le fait que la relation n'ait pas une valeur constante en se basant sur la quantité de la charge présente suggère qu'il y a de l'air piégé dans les échantillons On peut supposer que quand plus de charge est utilisée, la bouillie d'eau et de charge devient plus visqueuse et piège ainsi plus d'air dans le mélange L'air peut également être piégé quand le prépolymère

en hydrogel est mélangé au mélange final.

Le retrait ou rétrécissement du produit résultant

est fonction de la quantité de la charge qui est utilisée.

Sans charge ajoutée, un échantillon fait du liant de résine rétrécira à un degré bien plus important qu'avec la présence

de la charge.

La déformation à la rupture pour les feuilles contenant Ba SO 4 comme agent amortissant le son semble dépendre principalement de la quantité du prépolymère que l'on utilise dans la formule Tandis que la quantité relative du polymère diminue, le pourcentage de déformation à la

rupture diminue également.

Dans la composition amortissant le son révélée, les quantités relatives de la charge et du liant peuvent varier sur une gamme assez large selon les propriétés souhaitées En utilisant le prépolymère unique miscible dans l'eau, il est possible d'incorporer de très grandes quantités de la charge dans la composition Cela abaisse le prix de l'unité anti- acoustique et cela abaisse la quantité du

retrait ou rétrécissement du produit lors de son séchage.

Du liant supplémentaire peut être ajouté quand on souhaite que le produit souhaité soit plus fort et plus caoutchouteux et quand on souhaite obtenir la facilité de traitement et

pour abaisser les conditions d'énergie.

Une émulsion de latex peut également être ajoutée à la formule pour augmenter la résistance à la traction.

Les émulsions telles que Versaflex 1 (marque déposée) et Everflex 81 L (marque déposée) fabriquées par W R GRACE & CO, peuvent être ajoutées en quantités jusqu'à environ 20 fois la quantité du prépolymère liant De bons résultats ont été obtenus avec des émulsions de latex employées en quantités

jusqu'à 10 fois le produit liant.

Ayant décrit les aspects de base de l'invention, les exemples qui suivent sont donnés pour en illustrer les

modes de réalisation spécifiques.

Exemple de préparation No 1.

On a séché, par extraction sous vide, 12200 grammes du polyéther triol XD 1421 fait par Dow Chemical Company et

composé d'un rapport de trois unités d'oxyéthylène copoly-

mérisées de façon statistique pour un oxypropylène à un poids moléculaire de l'ordre de 4900 et ayant 0,61 meq OH/g, jusqu'à une teneur en humidité de 0,038 % et le p H a été ajusté avec du chlorure de benzoyle jusqu'au point o une solution à 5 % du triol avait un p H de 4,25 On a fait réagir à 57 C pendant 41 heures avec 1452,8 g de diisocyanate de toluène du type II, produit par Olin Chemical Co Cette qualité commerciale de diisocyanate de toluene est un mélange à 80/20 formé de 80 parties de diisocyanate de

2,4-toluène et de 20 parties de diisocyanate de 2,6-toluene.

Le produit réactionnel est un liquide jaune pale de 10 000

à 13 000 cps à 25 C avec 1,00 meq NCO/g.

Exemple de préparation No 2.

On a séché par extraction sous vide, 16084 et cinq dizièmesde gramme du polyester triol XD 1421 fait par Dow Chemical Company et composé d'un rapport de trois unités d'oxyéthylène copolymérisées de façon statistique pour un oxypropylène, à un poids moléculaire de l'ordre de 4900 et ayant 0,061 meq OH/g, jusqu'à une faible teneur en humidité de moins de 0,1 % et le p H a été ajusté avec du chlorure de benzoyle au point o une solution à 5 % du triol avait un p H de 4,24 O N a fait réagir à 60 C pendant 8 heures avec 1819,5 g de diisocyanate de toluène du type II produit par Olin Chemical Co Cette qualité commerciale de diisocyanate de toluène est un mélange à 80/20 formé de 80 parties de diisocyanate de 2,4- toluene et de 20 parties de diisocyanate de 2,6-toluene Le produit réactionnel est un liquide jaune pale de l'ordre de 11 250 cps à 25 C,

avec 0,55 meq NCO/g.

Exemples 1 à 7.

Ces exemples illustrent les propriétés des feuilles obtenues quand des quantités croissantes du sulfate de baryum, Ba SO 4 comme charge, sont mélangées à des quantités

différentes de l'hydrogel liant.

On a formé un mélange aqueux en ajoutant du sulfate de baryum aux quantités indiquées au tableau 1 A ci-dessous, à 50 grammes d'eau et en agitant le mélange Le prépolymère en hydrogel de l'exemple de préparation No 1 a été ajouté à la quantité indiquée au tableau 1 A et on a agité le mélange pendant 10 secondes Le tableau exprime la quantité des

deux ingrédients dans le produit résultant de deux façons.

L'une consiste à exprimer la quantité du liant sous forme de pourcentage pondérai du liant qui est la fraction du liant par rapport au total du liant et de Ba SO 4 La seconde consiste à exprimer la quantité de Ba SO 4 sur la base de 100 parties du liant de résine qui a pour abbréviation phr. Le mélange à mouler a ensuite été versé dans un cadre de 152,4 x 152,4 mm d'une épaisseur de 2,31 mm Une feuille de polyéthylène a été placée sous le cadre et après avoir versé le matériau dans le cadre, une seconde feuille de polyéthylène a été placée par dessus Le matériau a été uniformément

étendu en utilisant un rouleau de 8,17 kg.

Tableau 1.

Exemple Polymère Ba SO 4 Polymère,% en Ba SO 4 9 g g poids phr

1 5 150 3,25 3000

2 5 200 2,44 4000

3 5 300 1,64 6000

4 10 150 6,25 1500

10 200 4,80 2000

6 10 300 3,22 3000

7 20 300 6,25 1500

Les propriétés du produit résultant sont indiquées au tableau 1 B Un retrait ou rétrécissement s'est produit lors du séchage du matériau à la quantité indiquée au tableau 1 B Ce pourcentage a été déterminé en mesurant la surface finale en comparaison à la surface du moule initial La densité à sec a été déterminée en pesant

l'échantillon et en divisant le poids par le volume de l'échan-

tillon Les valeurs d'effort et de fatigue à la rupture ont été obtenues de fa courbe de déformation et le module a été calculé à partir de la pente initiale de la courbe Ce

module est une mesure de la flexibilité de l'échantillon.

2 510286

Tableau 1 B.

Exemple Densité % de re Epais Module F effort F fatigue % à sec trait au seur 105 Pa kg/m 3 séchage ma

1 2182 8,5 2,469 775 0,965 271

2 2567 5,9 2,423 950 0,896 97

3 4877 2,3 2,878 2142 1,241 30

4 2438 13,0 2,461 4946 3,93 255

2470 8,7 2,512 3293 3,861 238

6 2342 3,4 2,944 4671 3,0337 116

7 2005 5,2 3,391 2777 3,5163 236

En augmentant la quantité du sulfate de baryum pour une

quantité fixe du polymère, il y a généralement une augmenta-

tion de la valeur du module indiquant une augmentation de la raideur Il y a également une diminution de la valeur de

la fatigue montrant la moindre quantité de flexibilité.

Ces exemples montrent qu'une quantité relativement faible de ce polymère unique peut lier ou encapsuler une

grande quantité de charge dense qui donne un toucher ressem-

blant au cuir ou au caoutchouc, qui est une propriété

clé que possède un matériau d'amortissement en masse.

Exemples 8 à 11.

Ces exemples illustrent l'addition du sulfate de baryum au prépolymère en hydrogel avec l'addition d'un matériau de latex qui contribue encore aux propriétés avantageuses comme une résistance à la traction accrue

du produit résultant.

Dans ces exemples, la quantité du sulfate de baryum a été maintenue à 200 grammes et la quantité du prépolymère en hydrogel de l'exemple de préparation No 1 utilisé a été modifiée comme indiqué au tableau 2 A Deux latex -35 différents ont été ajoutés Le latex identifié par "V" au

tableau était Versaflex 1 (marque déposée) qui est un ter-

* polymère acrylique produit par W R GRACE & CO Ce matériau contient 54-56 % de solides L'autre latex était le produit Everflex 81 L (marque déposée) , copolymère d'acétate de polyvinyle produit par W R GRACE & CO, contenant 49 % de solides Le processus consistait à ajouter le sulfate de baryum au latex aqueux et à mélanger les deux ensemble Après les avoir mélangés le prépolymère d'hydrogel a été ajouté et mélangé pendant 10 secondes supplémentaires Le tableau 2 A donne le pourcentage de la combinaison de la teneur en solide dans le latex et le liant dans la colonne appelée"pourcentage pondérai polymère/latex" tandis que la quantité de Ba SO 4 dans le produit final est indique sur la base de 100 parties du total du liant de résine et de la partie solide du latex dans la colonne appelée "phr Ba 504 " Les matériaux ont de nouveau été versés dans un moule carré ayant comme dimensions 152,4 x 152,4 mm avec une hauteur de 2,31 mm Le même processus qu'aux exemples 1 à 7 a été utilisé pour obtenir des feuilles ayant les propriétés indiquées au tableau 2 B. Tableau 2 A. Exemple Polymère Latex Ba SO Ba SO 4 phr* a cg 44

8 5 V-50 200 4000

9 10 V-50 200 2000

10 5 E-50 200 4000

11 10 E-50 200 2000

* o la résine est le polymère en hydrogel.

Tableau 2 B. Exemple Densité Epaisseur Module F effort F fatigue àsec mm 105 Pa % kg/m 3

8 2072 3,19 22 902 12,755 8,43

9 2114 3,144 21 753 10,135 23

1973 3,566 45 194 32,336 1,23

2,987 33 182 16,616

1 1 1986

4,31 L'addition du latex a considérablement amélioré la résistance du produit résultant comme le montrent les

valeurs accrues d'effort Cependant, cela augmente égale-

ment sensiblement la valeur du module qui rend le produit plus raide Cela peut nuire à l'amortissement viscoélastique

du liant.

Exemples 12 à 17.

Ces exemples illustrent les propriétés de feuilles obtenues quand des quantités croissantes du carbonate là de calcium, Ca CO 3 comme charge sont mélangées à des

quantités différentes de l'hydrogel comme liant.

On a utilisé le même processus qu'aux exemples 1 à 7

mais en employant le prépolymère de l'exemple de prépara-

tion No 2 et en préchauffant le prépolymère à environ 42 C pour le rendre plus facile à mesurer et à verser avant son utilisation Les ingrédients pour chaque exemple sont indiqués au tableau 3 A et les propriétés des produits au

tableau 3 B.

Tableau 3 A.

Exemple Polymère Ca CO 3 Polymère,% Ca CO 3 9 g 3 en poids phr

12 5 97,7 5,1 1954

13 5 130 3,8 2600

14 5 140 3,6 2800

10 97,7 10,2 977

16 10 130,2 7,1 1302

140 7,1

Tableau 3 B.

Exemple Densité à Retrait au Module F effort F fatigue

sec 3 séchage 15 Pa -

kg/m_-

12 2246 19,57 4 210 4,55 61

13 1652 12,42 2 916 3,378 82

14 1479 11,39 4 247 3,4473 93

2262 22,28 5 452 5,378 179

16 1524 10,26 4 701 4,826 286

17 1700 11,07 3-575 4,206 239

Ils ont également un toucher ressemblant au caoutchouc ou au cuir, et sont ainsi de bons matériaux d'amortissement du son Comme les densités sont inférieures à celle pour Ba SO 4, les feuilles devront être plus épaisses pour obtenir

la même masse par surface unitaire.

Exemple 18.

Cet exemple illustre les propriétés d'une feuille obtenue quand un agent tensio-actif est ajouté à un mélange

de carbonate de calcium et de l'hydrogel liant.

Le même processus qu'à l'exemple 15 a été suivi à l'exception que dans la bouillie aqueuse initiale on avait également ajouté 0,5 g de l'agent tensio-actif Pluronic P-75 fait par BASF Wyandotte Les propriétés sont indiquées

au tableau 4.

Tableau 4.

% Exemple Densité à Retrait au Module F effort F fatigue sec 3 séchage 105 Pa % kg/m

18 1861 18,09 -2 544 4,275 345

Cela montre la diminution importante du module provoquée par l'agent tensio-actif, qui a pour résultat une feuille

bien plus flexible.

Exemple 19.

Cet exemple illustre l'utilisation d'un renforcement non tissé pour donner, à la composition anti-acoustique, une

résistance supplémentaire.

On a d'abord mélangé un mélange aqueux de 50 g d'eau et de 150 g de Ba SO 4 Alors, on a ajouté 5 g du prépolymère produit à l'exemple de préparation No 2 en mélangeant encore pendant 10 secondes Le mélange a été coulé sur une couche de fibres de polyester Kodel non liées et non traitées La couche de fibres était sur une feuille de polyéthylène et après revêtement, une seconde feuille a été placée au sommet et la couche en sandwich a été roulée avec un rouleau

de 8,17 kg.

Le produit résultant avait les propriétés qui suivent

indiquées au tableau 5.

Tableau 5.

Exemple Epaisseur Module F effort F fatigue mm 105 Pa %

19 1,194 5,621 20,132 25

Cela montre l'augmentation très importante de la résistance à la traction en comparaison à l'exemple 1, en

utilisant le renforcement non tissé.

Claims (13)

R E V E N D I C A T I O N S

1 Matériau anti-acoustique caractérisé en ce qu'il contient: (a) un polyuréthane liant élastomère et réticulé et

(b) des quantités sensibles de particules anti-acous-

tiques qui y sont incorporées,

le rapport pondéral de b à a étant d'au moins 10.

2 Matériau selon la revendication 1, caractérisé en

ce que le liant comprend un hydrogel de polyuréthane.

3 Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules anti-acoustiques sont choisies dans le groupe consistant en sulfate de baryum, carbonate de calcium,

poudres de métaux et leurs mélanges.

4 Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liant est formé par le produit réactionnel d'un prépolymère miscible dans l'eau d'un polyéther polyol coiffé de polyisocyanates ayant un poids moléculaire moyen en

nombre dl au moins environ 2000 et de l'eau.

Matériau selon la revendication 4, caractérisé en ce que le polyéther polyol est formé d'unités d'oxyde d'éthylène statistiques et d'autres unités d'oxyde d'alcoylène et en ce que le rapport des unités d'oxyde d'éthylène au nombre total des unités d'oxyde d'éthylène et d'oxyde d'alcoylène est suffisant pour rendre le prépolymêre miscible

dans l'eau.

6 Matériau selon la revendication 5, caractérisé en

ce que le polyéther polyol est formé d'unités d'oxyde d'éthy-

lène statistiques et d'unités d'oxyde de propylène.

7 Matériau selon la revendication 4, caractérisé en ce que le prépolymère est présent dans le mélange réactionnel en une quantité de l'ordre de 2 à 20 parties en poids pour

parties d'eau.

8 Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce

que le rapport pondéral de b à a est d'au moins 20.

9 Matériau selon la revendication 1, caractérisé en

ce qu'il comprend de plus un latex.

Matériau selon la revendication 9, caractérisé en ce que le latex est présent en une quantité pouvant

atteindre environ 20 fois le poids du liant.

11 Matériau formant barrière flexible capable de réduire la transmission du son caractérisé en ce qu'il comprend une structure en feuille de fibres tissées ou non tissées o a été appliqué le matériau anti- acoustique selon

la revendication 1.

12 Matériau selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un latex qui est présent en une quantité pouvant atteindre environ 20 fois le poids du liant.

13 Procédé de production d'une composition de poly-

uréthane réticulée et anti-acoustique caractérisé en ce qu'on fait réagir ensemble: (a) un prépolymère miscible dans l'eau d'un polyéther polyol coiffé de polyisocyanates ayant un poids moléculaire moyen en nombre d'au moins environ 2000 et (b) une bouillie aqueuse contenant des particules anti-acoustiques ledit prépolymère étant présent dans la réaction en une

quantité de 1-100 parties en poids pour 100 parties d'eau.

14 Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le rapport pondéral des particules anti-acoustiques

au prépolymère est d'au moins 10.

Procédé selon la revendication 14, caractérisé en

ce que le rapport est d'au moins 20.

16 Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que les particules anti-acoustiques sont choisies dans le groupe consistant en sulfate de baryum, carbonate de

calcium, poudres de métaux et leurs mélanges.