FR2605638A1

FR2605638A1 - Procede pour diminuer la densite d'un panneau extrude en materiau mousse de resine thermoplastique et dispositif pour sa mise en oeuvre

Info

Publication number: FR2605638A1
Application number: FR8614882A
Authority: FR
Inventors: Chau V Vo; Georges Eschenlauer
Original assignee: Dow Chemical France SA
Current assignee: Dow Chemical France SA
Priority date: 1986-10-27
Filing date: 1986-10-27
Publication date: 1988-04-29
Also published as: EP0268805A1; ES2016321B3; CA1292347C; JPS63159034A; JPH0815743B2; KR880004929A; KR910002478B1; GR3000522T3; DE3762955D1; EP0268805B1; FR2605638B1; BR8705700A; AU595388B2; AU7983587A

Abstract

PROCEDE POUR DIMINUER LA DENSITE D'UN PANNEAU EXTRUDE EN MATERIAU MOUSSE DE RESINE THERMOPLASTIQUE. ON DIMINUE LA DENSITE D'UN PANNEAU EXTRUDE 32 EN MATERIAU MOUSSE DE RESINE THERMOPLASTIQUE, D'UNE EPAISSEUR DE 1CM OU PLUS, EN L'EXPOSANT, SIMULTANEMENT OU SUCCESSIVEMENT, A DE L'AIR CHAUFFE ET A DE LA VAPEUR. LA DIMINUTION DE DENSITE PEUT S'EFFECTUER DANS UN DISPOSITIF D'EXPANSION 11 QUI COMPORTE AU MOINS UNE CHAMBRE 12 DANS LAQUELLE ON MAINTIENT SIMULTANEMENT UNE ATMOSPHERE DE VAPEUR ET D'AIR CHAUFFE. LA CHAMBRE 12 COMPORTE UN ORIFICE D'ENTREE DE VAPEUR 14 QUI EST EN COMMUNICATION AVEC UNE SOURCE DE VAPEUR 16, ET UN ORIFICE D'ENTREE D'AIR 18, QUI EST EN COMMUNICATION AVEC UNE SOURCE D'AIR 20. L'INVENTION PERMET DE CONTROLER LA DIMINUTION DE DENSITE D'UN MATERIAU MOUSSE SANS AGIR SUR LE DEBIT DE L'INSTALLATION ET SOUS LA PRESSION ATMOSPHERIQUE.

Description

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La présente invention se rapporte à un procédé pour diminuer la densité d'un matériau mousse extrudé, ainsi qu'à

un dispositif d'expansion utilisé dans le procédé. Par "dimi-

nuer la densité d'un matériau mousse extrudé" il faut comprendre la poursuite de l'expansion d'un panneau extrudé ayant déjà la

structure mousse.

On connaît déjà différents procédés pour diminuer la

densité de feuilles extrudées en matériau mousse et de pan-

neaux extrudés en matériau mousse.

On peut obtenir sans grande difficulté, par post-

expansion de feuilles de polystyrène,la diminution de la den-

sité de feuilles fines de polystyrène du type connu sous le nom de "papier",qui est du polystyrène partiellement expansé

sous forme de feuilles. La description du brevet GB-1 151 117

enseigne que la post-expansion peut s'effectuer par application de chaleur, de vapeur ou d'eau bouillante sur le papier de

polystyrène. En outre, le brevet GB-1 151 117 apprend à sou-

mettre le papier de polystyrène à l'action de la vapeur tout

en maintenant simultanément le papier de polystyrène en con-

tact avec de l'eau condensée à partir de la vapeur. Il est

indiqué que l'on peut expanser une feuille d'épaisseur d'ori-

gine d'environ 1,5 mm pour obtenir une feuille d'environ 12 mm d'épaisseur. Le document EP-A-O 124 337 expose qu'une méthode conventionnelle pour obtenir la diminution de la densité de mousse de feuilles de polystyrène est de les vieillir pendant 3 à 5 jours puis d'employer la chaleur radiante pour expanser les feuilles mousses ainsi vieillies. On obtient par cette méthode une diminution de densité de moins de 20 pour cent. De plus, le document EP-A-O 124 337 expose un procédé pour le thermoformage d'une feuille de polystyrène par transport de la

feuille à travers une atmosphère de "au moins de façon prédo-

minante" vapeur à une température d'au moins 102 C, en main-

tenant la feuille dans l'atmosphère de vapeur pendant un temps suffisant pour provoquer une diminution de la densité puis en

- 2 -

déformant la feuille pour obtenir la forme désirée.

Il a été reconnu par l'homme de l'art que les métho-

des permettant d'expanser des feuilles fines de polystyrène, ayant typiquement une épaisseur d'environ 1 mm à 4 mm, ne sont pas applicables à des panneaux mousse de résine thermoplasti- que d'une épaisseur de 1 cm ou davantage. Dans les feuilles fines de polystyrène, par exemple produites par un procédé d'extrusion, la feuille se refroidit de façon égale après extrusion, ce qui donne une mousse substantiellement uniforme

sur toute son épaisseur. Lorsque l'on produit un panneau mous-

se par un procédé d'extrusion, par contre, la surface du pan-

neau mousse refroidit plus rapidement que le coeur du panneau mousse. La surface du panneau mousse devient semi-rigide et

les cellules de mousse à la surface du panneau mousse s'écra-

sent alors du fait de la pression d'expansion continue prove-

nant de l'intérieur de la mousse. La poursuite de l'expansion de la mousse est empêchée. C'est ainsi que l'on produit la

crcete haute densité, bien connue.

Les hommes de l'art ont dépensé un temps considéra-

ble en recherche et en efforts pour trouver des méthodes pour diminuer la densité des panneaux mousse extrudés, c'est-à-dire des méthodes pour obtenir la post-expansion de panneaux mousse

extrudés fabriqués en résine thermoplastique.

Le brevet US 4 552 904 décrit un procédé de produc-

ticn d'un matériau mousse rigide isolant thermiquement et

accustiquement à partir d'une résine thermoplastique, compor-

tant l'étape de l'expansion d'une plaque de polystyrène mousse extrudée dans une chambre d'expansion. On place des plaques individuelles de largeur et de longueur prédéterminées dans la chambre d'expansion et on les laisse s'expanser. Sur la figure 4 de ce brevet il apparaît que la densité de la mousse n'est pas significativement réduite dans l'air à 90 C, c'est-à-dire en chauffant simplement la mousse. Par contre, on voit que la densité de la mousse diminue considérablement dans l'eau ou la vapeur à 90 C. Cette méthode d'expansion est utile lorsque l'expansion des plaques de matériau mousse est effectuée -3-

selon le procédé discontinu décrit dans ce brevet, c'est-à-

dire dans un procédé o les plaques de matériau mousse sont traitées, coupées à la dimension désirée puis expansées dans

une étape distincte du procédé dans une chambre d'expansion.

La figure 3 du brevet US 4 552 904 montre que l'on peut obtenir toute une variété de diminutions de la densité

correspondant aux besoins spécifiques de l'industrie en fai-

sant varier la température de la vapeur, en faisant varier le

temps de séjour de la plaque en matériau mousse dans la cham-

bre de vapeur ou les deux. Faire varier la température de la vapeur n'est pas commode du fait qu'il faut un vide partiel pour obtenir de la vapeur dans la chambre à une température inférieure à 100 C ou qu'il faut une pression supérieure à un bar pour obtenir dans la chambre de vapeur de la vapeur à une température supérieure à 100 C. Faire varier le temps de séjour d'une plaque ou d'un panneau de matériau mousse dans

la chambre de vapeur n'est pas très commode non plus. De pré-

férence, les panneaux extrudés de matériau mousse fabriqués à partir d'une résine thermoplastique sont produits selon un procédé continu. Il peut être souhaitable que le panneau de matériau mousse fraîchement préparé soit transporté en continu dans la chambre d'expansion et y soit expansé. Visiblement, un

tel procédé ne permet pas une variation substantielle et fré-

quente de vitesse de production ni par conséquent du temps de

séjour dans la chambre d'expansion.

Par conséquent, un objet de l'invention est de pro-

poser un procédé pour diminuer la densité d'un panneau extrudé en matériau mousse d'une façon contrôlable, qui permet une

diminution contrôlable de la densité sans appliquer une pres-

sion diminuée ou augmentée au dispositif utilisé pour expan-

ser le panneau extrudé en matériau mousse.

Un autre objet de l'invention est de proposer un

procédé pour diminuer la densité d'un panneau extrudé en ma-

tériau mousse, qui permet le transport d'un panneau en matériau mousse extrudé en continu jusqu'au dispositif utilisé pour -4- expanser le panneau extrudé en matériau mousse et à partir de ce dispositif et qui permet une diminution de la densité de

la mousse que l'on puisse contrôler, sans variation substan-

tielle de la vitesse de transport.

Un autre objet de l'invention est de fournir un dis- positif utilisé dans un tel procédé pour diminuer la densité

d'un panneau extrudé de matériau mousse.

Un aspect de la présente invention est un procédé pour diminuer la densité d'un panneau extrudé en matériau mousse fabriqué à partir d'une résine thermoplastique d'une épaisseur de 1 cm ou plus, caractérisé par le fait que l'on

réalise l'expansion du panneau de matériau mousse en l'expo-

sant simultanément ou successivement à de l'air chauffé et à

de la vapeur.

Le procédé de la présente invention permet de rédui-

re la densité du panneau extrudé en matériau mousse d'une fa-

çon qui peut très bien se contrôler. La diminution de la den-

sité, de façon contrôlée, peut s'obtenir sans appliquer de pression diminuée ou augmentée au dispositif d'expansion. En outre, la diminution de densité, de façon contrôlée, peut s'obtenir sans faire varier le temps de séjour du panneau en

-matériau mousse dans le dispositif d'expansion et, par conse-

quent, sans faire varier la vitesse de transport d'un panneau continu extrudé en matériau mousse à partir du dispositif

d'expansion et vers ce dispositif.

Un autre aspect de la présente invention est un dis-

positif d'expansion utilisé dans un procédé pour diminuer la densité d'un panneau extrudé en matériau mousse fabriqué à partir d'une résine thermoplastique d'une épaisseur de 1 cm ou plus, dispositif qui comporte une ou plusieurs chambres,dont au moins une chambre comporte un orifice d'entrée d'air qui est en communication avec une source d'air,et dont au moins une chambre, qui est la même ou qui est différente de la première chambre, comporte un orifice d'entrée de vapeur, qui est le même ou qui est différent de l'orifice d'entrée d'air, -5 orifice d'entrée de vapeur qui est en communication avec une

source de vapeur.

On utilise le procédé de la présente invention pour diminuer la densité de tout panneau extrudé en matériau mousse fabriqué à partir d'une résine thermoplastique d'une épais- seur de 1 cm ou plus. De préférence, l'épaisseur du panneau

en matériau mousse va d'environ 1,5 cm, de plus grande pré-

férence, d'environ 2 cm et, de plus grande préférence encore,

d'environ 3 cm, jusqu'à environ 25 cm, de plus grande préfé-

rence jusqu'à environ 20 cm et, de plus grand préférence encore, jusqu'à environ 15 cm. Les panneaux en matériau mousse peuvent avoir toute largeur convenable, par exemple de 25 à 150 cm,

de préférence de 30 à 125 cm. La longueur du panneau en maté-

riau mousse n'est pas critique, des longueurs typiques vont

par exemple de 0,5 à 5 m, de préférence de 1 à 3 m. On pré-

fère particulièrement les panneaux continus (sans fin) en

matériau mousse, ayant la largeur et l'épaisseur indiquées.

De préférence, la perméabilité à la vapeur d'eau du

matériau mousse est inférieure à 1,8 perm.pouce ----------------

(2,62 ng.Pa.s 1 m-1) selon ASTM C-355-64.

L'invention n'est pas limitée à une classe particu-

lière de polymères. Des exemples préférés de résines thermor plastiques sont des résines synthétiques aromatiques à radical alcényle et des mélanges de résines synthétiques aromatiques à radical alcényle avec d'autres polymères, comme l'oxyde de polyphénylène. Des mélanges préférés sont le polystyrène et

l'oxyde de polyphénylène.

Sous le terme "résines synthétiques aromatiques à radical alcényle", il faut entendre un polymère solide (sous les conditions standards de 1 bar et 20 C) d'un ou plusieurs mélanges aromatiques polymérisables à radical alcényle. Le polymère ou le copolymère comprend ordinairement, sous forme combinée chimiquement, 60 pour cent ou plus en poids d'au moins un composé aromatique à radical alcényle de formule générale: -6- R l Ar - C = CH2 o Ar représente un radical hydrocarboné aromatique ou un ra- dical halohydrocarboné aromatique de la série du benzène et

R représente l'hydrogène ou le radical méthyle.

Des exemples de telles résines aromatiques à radical

alcényle sont les homopolymères solides du styrène, de l'alpha-

méthylstyrène, du o-méthylstyrène, du m-méthylstyrène, du p-

méthylstyrène, du o-éthylstyrène, du m-éthylstyrène, du p-

éthylstyrène, des vinyxylènes, du o-chlorostyrène, du m-chlo-

rostyrène, du p-chlorostyrène, du o-bromostyrène, du m-bromo-

styrène ou du p-bromostyrène; les copolymères solides d'un ou plusieurs de ces composés aromatiques à radical alcényle avec de petites quantités d'autres composés oléfiniques facilement

polymérisables tels que le méthacrylate de méthyle, l'acryloni-

trile, l'anhydride maléique, l'anhydride citraconique, l'anhy-

dride itaconique, l'acide méthacrylique, l'acide acrylique ou

les polymères du styrène armés de caoutchouc (naturel ou syn-

thétique). Les résines synthétiques aromatiques à radical

alcényle préférées sont le polystyrène et le poly(p-méthyl-

styrène). On utilise également des mélanges de ces résines. Le poids moléculaire moyen (Mw) de ces composés aromatiques à radical alcényle, mesuré par chromatographie par perméation de gel, va de préférence d'environ 100 000, et de plus grande préférence d'environ 150 000 et de préférence jusqu'à environ

400 000 et, de plus grande préférence jusqu'à environ 350 000.

De telles résines synthétiques aromatiques à radical alcényle sont bien connues dans la technique. La fabrication

des matériaux mousse extrudés à partir de résines thermoplas-

tiques est discutée en détail dans les brevets US 2 409 910;

2 515 250; 2 699 751; 2 848 428; 2 928 130; 3 121 130;

3 121 911; 3 770 688; 3 815 674; 3 960 792; 3 966 381;

4 085 073; 4 146 563; 4 229 396; 4 312 910; 4 421 866;

4 438 224; 4 454 086 et 4 486 550.

-7- De façon générale, on plastifie à chaud la résine thermoplastique et on injecte un agent moussant fluide volatil dans le matériau plastifié à chaud et on l'y mélange sous une

pression suffisamment élevée pour éviter que le mélange résul-

tant ne prenne en mousse. Le mélange obtenu passe alors dans un ou plusieurs refroidisseurs, o la température du mélange diminue et, de là, dans une filière qui extrude un panneau

généralement rectangulaire sous la pression atmosphérique.

On connaît des agents de soufflage appropriés. On utilise tout composé connu capable de générer un gaz inerte sous les conditions utilisées pour produire la mousse (par

exemple par réaction pour produire un gaz ou par volatilisa-

tion). Il est souhaitable d'utiliser des carbures d'hydrogène aliphatiques, des carbures d'hydrogène aliphatiques cycliques

et des carbures d'hydrogène aliphatiques halogénés. Des exem-

ples préférées sont le propane, le butane, le pentane (par exem-

ple le pentane normal, l'isopentane, ou le néopentane), l'hexa-

ne, l'heptane et l'éther de pétrole; le cyclopentane et le cyclohexane; le chlorure d'éthyle, le chlorure de méthyle, le dichlorométhane, le dichloro-1,2-trifluoro-1,1,2 éthane, le

pentafluorocyclobutane, le dichloro-difluorométhane, le tri-

fluoro-1,2,2-trichloro-1,1,2 éthane, le fluorotrichlorométhane, les dichlorotétrafluoroéthanes et le chloro-1-difluoro-1,1 éthane. Des gaz comme le dioxyde de carbone, l'ammoniac, l'air, l'azote, l'hélium ou d'autres gaz inertes sont également des

agents de soufflage utilisés. On utilise également des mélan-

ges de ces agents de soufflage. Particulièrement important est un mélange d'agents de soufflage comportant de 3 à 45 pour cent en poids de dioxyde de carbone, de 5 à 97 pour cent en poids

de chlorure d'éthyle et de O à 90 pour cent en poids de dichlo-

rodifluorométhane et/ou de chloro-1-difluoro-1,1 éthane, sur la

base du poids total du mélange d'agents de soufflage. Un mélan-

ge particulièrement préféré comprend de 3 à 25 % en poids de dioxyde de carbone, de 5 à 60 % pour cent en poids de chlorure

d'éthyle et de 30 à 90 pour cent en poids de dichlorodifluoro-

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méthane et/ou de chloro-1-difluoro-1,1 éthane. Un autre mélan-

ge préféré comprend de 3 à 45 pour cent en poids de dioxyde de carbone, de 55 à 90 pour cent en poids de chlorure d'éthyle et de O à pour cent en poids de dichlorodifluorométhane et/ou de chloro-1-difluoro-1,1 éthane. On utilise habituellement de 1, de préférence de 3 parties en poids, à 18, de préférence à 15, parties en poids d'agent de soufflage pour 100 parties en

poids de résine thermoplastique.

Après extrusion, on soumet le panneau de matériau mousse au procédé de la présente invention, dans lequel il est en outre soumis à expansion par exposition, simultanée ou successive, à l'air chaud et à la vapeur. Bien que le procédé

de la présente invention ne soit pas limité à un procédé con-

tinu, on préfère qu'un panneau continu de matériau thermoplas-

tique mousse d'une épaisseur de 1 cm ou plus soit transporté à travers un dispositif d'expansion o le panneau extrudé en matériau mousse est exposé à de l'air chauffé et à de la vapeur en un processus continu. On préfère transporter à travers le dispositif d'expansion un panneau de matériau mousse que l'on vient de produire, sortant de la ligne de production continue de matériau mousse. De préférence encore le coeur du matériau mousse est encore très chaud, c'est-à-dire a une température

allant d'environ 80 C, de préférence d'environ 90 C, jus-

qu'à environ 160 C, de préférence jusqu'à environ 140 C. On peut installer le dispositif d'expansion près de la ligne de

production du matériau mousse ou à plusieurs mètres de distan-

ce de cette ligne. De préférence, on exécute le procédé de la présente invention sous une pression d'environ 1 bar (à la

pression ambiante).

La figure 1 représente une vue partielle longitudi-

nale d'une illustration schématique d'une première réalisation

du dispositif d'expansion utilisé dans le procédé de la présen-

te invention.

La figure 2 représente une vue partielle longitudi-

nale d'une illustration schématique d'une seconde réalisation

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du dispositif d'expansion utilisé dans le procédé de la pré-

sente invention.

On explique plus en détail le procédé et le disposi-

tif d'expansion de la présente invention en se référant aux dessins.

En se référant à la figure 1, le dispositif d'expan-

sion 10 est conçu pour recevoir un panneau extrudé en matériau mousse 32 fabriqué en résine thermoplastique à partir d'une source convenable telle qu'une ligne de production continue de matériau mousse. L'extrémité d'entrée 24 et l'extrémité de sortie 26 du dispositif d'expansion 10 doivent avoir au moins

la dimension de la section droite du panneau extrudé en maté-

riau mousse 32. On peut transporter ces panneaux extrudés en

matériau mousse 32 dans le dispositif d'expansion 10 et à tra-

vers ce dispositif par tout moyen de transport convenable tel

que des transporteurs à rouleaux 34. A l'extérieur du disposi-

tif d'expansion 10, près de l'extrémité de sortie 26, peuvent

se trouver des moyens de transport tels que des rouleaux en-

traînés (non représentés). En outre.un moyen de transport (non représenté) peut se trouver entre la ligne de production de matériau mousse et l'extrémité d'entrée 24 du dispositif

d'expansion 10.

Le dispositif d'expansion 10 comporte des chambres

d'air 12A, 12C, 12E dans lesquelles on maintient une atmos-

phère comprenant principalement de l'air chauffé. De préféren-

ce la température dans ces chambres d'air va d'environ 60 C et, de plus grande préférence, d'environ 80 C, à environ 1500 C et, de plus grande préférence, à environ 140 C. Il n'est pas nécessaire que la température de l'air chauffé soit la même dans toutes les chambres d'air 12A, 12C, 12E. Les chambres d'air 12A, 12C, 12E sont équipées d'orifices d'entrée

d'air 18A, 18B, 18C, qui sont en communication avec des sour-

ces d'air 20A, 20B, 20C dans lesquelles l'air est de préféren-

ce préchauffé. De préférence,l'air chauffé est mis en circula-

tion dans les chambres d'air 12A, 12C, 12E. Le débit d'air va

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de préférence de 0,5 m/s, de plus grande préférence de 1,0 m/s à

m/s, de plus grande préférence à 12 m/s. De façon générale, l'ali-

mentation d'air provenant des sources d'air 20A, 20B, 20C doit être suffisante pour remplacer l'air qui diffuse à l'extérieur des chambres d'air 12A, 12C, 12E par des fuites dans le dispo- sitif d'expansion 10. Les chambres d'air 12A, 12C, 12E peuvent comporter des réchauffeurs auxiliaires (non représentés) pour

maintenir la température appropriée dans les chambres d'air.

Le dispositif d'expansion 10 comporte en outre des chambres de vapeur 12B, 12D dans lesquelles on maintient une atmosphère comportant principalement de la vapeur. Les chambres de vapeur 12B, 12D sont équipées d'orifices d'entrée de vapeur 14A, 14B qui sont en communication avec des sources de vapeur 16A, 16B. De préférence,les sources de vapeur conviennent pour fournir de la vapeur sous une pression d'une atmosphère. Les

chambres de vapeur 12B, 12D peuvent être équipées de réchauf-

feurs auxiliaires (non représentés) de façon à maintenir, de

façon générale, une température d'environ 100 C. Selon la di-

minution de la densité désirée et selon la dimension des cham-

bres de vapeur 12B, 12D, on peut faire varier l'alimentation en vapeur. De façon générale, l'alimentation en vapeur va de

, de préférence de 40, à 400, de préférence à 250 kg de va-

peur/heure/m3 de chambre de vapeur. De façon générale, l'alimen-

tation en vapeur à partir des sources de vapeur 16A, 16B doit

être suffisante pour remplacer toute vapeur, qui s'est conden-

sée sur le matériau mousseou qui a pénétré dans le matériau mousse ou qui se condense sur les parois des chambres ou qui

diffuse hors des chambres 12B, 12D par des fuites dans le dis-

positif d'expansion 10.

Bien que le dispositif d'expansion 10 représenté sur

la figure 1 comprenne 3 chambres d'air, dans lesquelles on main-

tient une atmosphère comportant principalement de l'air chauffé, et deux chambres de vapeur, dans lesquelles on maintient une

atmosphère comportant principalement de la vapeur, le dispo-

sitif d'expansion de la présente invention n'est pas limité à

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cette réalisation. Ce dispositif d'expansion peut comporter une ou plusieurs chambres d'air et une ou plusieurs chambres de vapeur combinées avec elles ou séparément. Des dispositions préférées des chambres d'air et des chambres de vapeur sont

par exemple:

a) chambre d'air / chambre de vapeur

b) chambre d'air / chambre de vapeur / chambre d'air.

En outre, les sources d'air 20A, 20B, 20C peuvent

être réunies en une unique source d'air et les sources de va-

peur 16A et 16B peuvent être réunies en une unique source de vapeur. Le dispositif d'expansion 10 peut être équipé soit de rouleaux entraînés (non représentés),soit de transporteurs à

rouleaux 34,soit des deux.

En se reportant à la figure 2, le dispositif d'ex-

pansion 11 comporte une extrémité d'entrée 24 et une extrémité de sortie 26. Le moyen de transport du matériau mousse, par

exemple les transporteurs à rouleaux 34, les rouleaux entrai-

nés (non représentés) et le moyen de transport en option (non représenté) entre la ligne de production du matériau mousse (non représentée) et le dispositif d'expansion 11 peuvent être semblables à ceux décrits par référence à la figure 1. Au cours

d'une réalisation du procédé de la présente invention, le pan-

neau extrudé en matériau mousse 32 passe de la ligne de pro-

duction continue de matériau mousse, à travers une unique chambre 12 dans laquelle on maintient une atmosphère de vapeur

et d'air chauffé.

La chambre 12 est équipée d'un ou plusieurs orifices

d'entrée de vapeur 14, qui sont en communication avec une sour-

ce de vapeur 16. La chambre est en outre écuipée d'un ou plu-

sieurs orifices d'entrée d'air 18, qui sont en communication avec une source d'air 20 dans laquelle l'air est de préférence préchauffé. De préférence,la température dans la chambre 12 va d'environ 60 C, de plus grande préférence d'environ 80 C, à environ 150 C, de plus grande préférence à environ 140 C. On préfère maintenir l'humidité relative dans la chambre entre

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pour cent, de préférence 35 pour cent, et 100 pour cent,

de préférence 85 pour cent.

Bien qu'une seule chambre 12 soit représentée sur la figure 2, on peut prévoir de disposer en ligne plusieurs chambres 12 à travers lesquelles on fait passer le panneau extrudé en matériau mousse 32 dans le procédé de la présente invention. On peut maintenir dans les différentes chambres

des températures, des humidités et des débits d'air différents.

Il peut en outre être souhaitable qu'une ou plusieurs chambres 12 soient disposées en ligne avec une ou plusieurs chambres de vapeur 12B, 12D et/ou une ou plusieurs chambres d'air 12A, 12C, 12E décrites par référence à la figure 1. On préfère disposer une chambre d'air 12D à l'extrémité de sortie de la chambre 12 pour sécher le panneau extrudé en matériau mousse 32 après son

expansion dans le procédé de la présente invention.

Le temps de séjour du panneau extrudé en matériau mousse 32 dans le dispositif d'expansion 10 ou 11 dépend de différents facteurs comme la densité désirée et la vitesse

d'alimentation en panneau extrudé en matériau mousse 32 à par-

tir de la ligne de production continue de matériau mousse. De

façon générale, le temps de séjour du panneau extrudé en maté-

riau mousse 32 dans le dispositif d'expansion 10 ou 11 va de 5,

de préférence de 10 s. à 200, de préférence à 90 s. A un ins-

tant donné du séjour dans le dispositif d'expansion 10 ou 11, on peut contrôler la diminution de densité du matériau mousse

et la faire varier en faisant varier la température et/ou l'hu-

midité dans le dispositif d'expansion, ce qui permet de mainte-

nir la pression totale dans le dispositif d'expansion à environ

1 bar, c'est-à-dire à la pression ambiante.

Le procédé et le dispositif d'expansion de la présen-

te invention permettent de contrôler la variation de la densité de la mousse sans qu'il scit nécessaire de faire varier le temps de séjour du panneau extrudé en matériau mousse dans le dispositif d'expansion, ni de faire varier la pression totale dans le dispositif d'expansion. Par le procédé de la présente

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invention, on obtient généralement des diminutions de densité allant jusqu'à environ 30 pour cent, de préférence d'environ 15 à environ 30 pour cent, sur la base de la densité du panneau extrudé en matériau mousse avant sa modification dans le procédé de la présente invention. On va encore illustrer le procédé de la présente invention par les exemples suivants, qui ne doivent pas être interprétés comme limitant l'invention. Dans tous ces exemples,

les panneaux extrudés en matériau mousse sont produits en con-

tinu et sont expansés en continu selon le procédé de la présen-

te invention.

EXEMPLE 1

On prépare une mousse de polystyrène à partir d'une composition contenant du polystyrène, 1,8 pour cent d'additifs courants et un mélange d'agents moussants fluides volatils de

7 pour cent de dichlorodifluorométhane, 0,7 pour cent de dioxy-

de de carbone et 2,4 pour cent de chlorure de méthyle, tous

les pourcentages étant basés sur le poids du polystyrène.

On utilise une extrudeuse de 50 mm de diamètre, qui alimente un mélangeur rotatif. Le produit sortant du mélangeur

rotatif est envoyé à travers un refroidisseur. Le produit sor-

tant du refroidisseur est envoyé dans une filière plate. La température de formation de la mousse est d'environ 120 C à C. Le produit mousse obtenu sort de la filière plate à la vitesse d'environ 7m/mn. Le panneau mousse produit en continu

a une épaisseur de 4 cm.

On ne fait pas subir à l'un des panneaux extrudés en matériau mousse (panneau témoin) une nouvelle expansion selon le procédé de l'invention.On guide les parnneaux extrudés en matériau mousse des exemples et de l'exemple comparatif de la liste du tableau I dans un dispositif d'expansion, qui est constitué d'une chambre de vapeur (exemple comparatif) ou d'une combinaison de 1) une chambre d'air chaud et 2) une chambre de

vapeur (exemples).

Les résultats sont indiqués dans le tableau I. Le

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temps de séjour dans la chambre indiqué dans le tableau I se rapporte au temps de séjour total dans toutes les chambres,

c'est-à-dire que, dans l'exemple comparatif, le temps de sé-

jour dans la chambre de vapeur est de 48 s., tandis que dans les exemples du tableau 1, le temps de séjour est de 24 s. dans la chambre de vapeur et 24 s. dans la chambre d'air chaud

(48 s. au total).

TABLEAU I

Temps Température Débit Densité Qualité de total de l'air de la crôute de séjour chaud vapeur

3 3

(s.) ( C) (kg/h/m3 (kg/m3) de chambre de vapeur) Mousse témoin - 37,5 Excellent Mousse postexpansée par vapeur seule (c) 48 - 130 30,5 Bon Mousse postexpanse 48 60 130 31,3 Excellent Mousse postexpansée 48 80 130 31,1 Excellent Mousse postexpansée 48 100 130 30,5 Bon Mousse postexpansée 48 120 130 30,3 Bon

Mousse postexpansée 48 140 130 29,7 Bon.

(c) comparatif (c) comparatif

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Ces résultats montrent l'avantage d'utiliser une combinaison d'air chaud et de vapeur pour diminuer la densité

d'une façon que l'on puisse largement contr8ler. Sans modifi-

cation du débit d'extrusion, des variables-de la ligne d'ex-

trudeuse ou de la formulation ou du niveau de l'agent de souf- flage, on peut obtenir des densités variables de la mousse en faisant simplement varier la température dans la chambre d'air chaud en combinaison avec l'exposition, qui fait suite, à la vapeur dans la chambre de vapeur. De plus, la qualité de la croute de la mousse postexpansée est améliorée en abaissant

la température de l'air chaud.

EXEMPLE 2

On répète l'exemple 1 à l'exception que l'agent de

soufflage est un mélange de 7 pour cent de dichlorodifluoro-

méthane, 1,2 pour cent de dioxyde de carbone et 3,5 pour cent

de chlorure d'éthyle, sur la base du poids du polystyrène.

Après production, on guide le panneau extrudé en matériau mousse dans le dispositif d'expansion de l'exemple 1, à l'exception qu'une autre chambre d'air chaud est ajoutée après la chambre de vapeur à la fin du dispositif d'expansion

et utilisée comme sécheur.

Les résultats sont indiqués dans le tableau II ci-

après.

TABLEAU II

Temps Température Débit de Température Densité Surface total de la première vapeur du sécheur de la de séjour chambre d'air (kg/h/m3 à air chaud (kg/m) mousse (s.) chaud (C) de chambre (OC) de vapeur) Mousse témoin... 36,5 sèche Mousse postexpansée par vapeur seule (c) 42 - 112 29,4 humide Mousse postexpansée selon la présente 42* 140 112 100 27,6 sèche invention (c) comparatif * temps de séjour dans la première chambre d'air chaud, dans la chambre de vapeur et

dans le sécheur à air chaud = 14 secondes chacun.

o> Lri w4

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On utilise le sécheur à air chaud pour obtenir une

surface sèche pour la suite du processus, par exemple impres-

sion, sinon la surface de la mousse, qui a été soumise à une

expansion à la vapeur seule, serait plutôt humide.

EXEMPLE 3

On répète l'exemple 1 à l'exception que l'agent de

soufflage employé est un mélange 1: 1 en poids de dichlorodi-

fluorométhane et de chlorure de méthyle. L'agent de soufflage est introduit à une concentration de 10,5 pour cent en poids

du polymère de styrène.

Après production, on guide le panneau extrudé en ma-

tériau mousse dans le dispositif d'expansion selon la présente invention comme représenté sur la figure 1. Le temps total

de séjour du panneau extrudé en matériau mousse dans les exem-

ples du tableau III est de 72 secondes, c'est-à-dire que le

temps de séjour dans chacune des chambres est de 14,4 secondes.

Les résultats sont indiqués dans le tableau III ci-

apres.

TABLEAU III

Température Pression de Température de Pression Température Densité

de la première vapeur dans la seconde cham-de vapeur de la troi-

chambre d'air la première bre d'air chaud dans la sième cham-

chaud (OC) chambre de ( C)seconde bre d'air vapeur(bar) chambre de chaud (OC) (kg/m3) vapeur (bar) Mousse témoin..- 31,5 Mousse postexpansée 125 1 110 1 95 25,2 Mousse postexpansée 140 120 110 23,0

1 120 1 110 23,0

Co co

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Les résultats du tableau III montrent l'avantage

d'utiliser une combinaison d'air chaud et de vapeur pour dimi-

nuer la densité de façon contrôlée.

EXEMPLE 4

On répète l'exemple 2 à l'exception que les pourcen- tages des composants dans le mélange d'agents de soufflage sont les suivants: dichlorodifluorométhane: 7,2 pour cent, dioxyde de carbone: 1,2 pour cent, chlorure d'éthyle: 3,6 pour cent,

sur la base du poids de polystyrène.

On guide le panneau extrudé de matériau mousse sor-

tant de la filière plate dans le dispositif d'expansion selon

la présente invention comme représenté sur la figure 2.

Les résultats sont indiqués dans le tableau IV.

Le tableau IV montre que l'on obtient une diminution significative de la densité avec la combinaison

de vapeur et d'air chaud.

TABLEAU IV

Temps Temperature Humidité Densité total de la cham- relative de sejour bre (s.) (oC) (%) (kg/m3) Mousse témoin - - 33,4 Mousse postexpansée a la vapeur seule (c) 12 100 100 28,7 Mousse postexpansée 12 108 51 27,9 Mousse postexpanséé 12 115 42 27,5 (c) comparatif o> LM CP

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EXEMPLE 5

On répète l'exemple 4 à l'exception que le polymère est un mélange de polystyrène et d'oxyde de polyphénylène dans un rapport de poids de 98:2. Le mélange de l'agent de soufflage est le même que dans l'exemple 4.

On guide le panneau extrudé de matériau mousse sor-

tant de la filière plate dans le dispositif d'expansion comme représenté sur la figure 2 auquel on ajoute une chambre d'air

chaud comme sécheur.

Les résultats sont indiqués dans le tableau V.

EXEMPLE 6

On répète l'exemple 4 à l'exception que la mousse est produite à partir d'un copolymère styrène/acide acrylique

(1 pour cent en poids d'acide acrylique).

L'agent de soufflage est un mélange de dichlorodi-

fiucrométhane, de dioxyde de carbone et de chlorure d'éthyle; les pourcentages de chaque composant sont les suivants: dichlorodifluorométhane: 9 pour cent, - dioxyde de carbone: 1 pour cent, chlorure d'éthyle: 2,5 pour cent,

sur la base du poids du copolymère styrène/acide acrylique.

On guide le panneau extrudé de matériau mousse sor-

tant de la filière plate dans le dispositif d'expansion comme représenté sur la figure 2 auquel on a ajouté une chambre

d'air chaud comme sécheur.

Les résultats sont indiqués dans le tableau VI.

TABLEAU V

Temps Température Humidité Température Densité Qualité total de de la cham- relative du sécheur de la séjour bre air croûte (s.) (oC) ( %) (OC) (kg/m3) Mousse témoin _ 34,1 bon Mousse postexpansée à Mousse postexpansée à 20 100 10 100 33,2 bon, l'air chaud seul (c) Mousse postexpansée à la vapeur seule (c) 20 100 100 - 28,1 bon Mousse postexpansée à la vapeur et à l'air 20 115 44 110 27,1 bon chaud combinés (c) comparatif Co

TABLEAU VI

Temps Temperature Humidité Densité total de de la cham- relative séjour bre (s.) (OC) (% (kg/m3) Mousse témoin - - - 34,0 Mousse postexpansée19 92 100 31,7 Mousse postexpansée 2019 92 100 31,7 Mousse postexpansée 20 95 100 30,2 Mousse postexpansée 19 115 52 28,6 Mousse postexpansé 19 123 40 27,5 oP% C, ro Lo co

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Le tableau VI montre qu'en contrôlant la tempéra-

ture de la chambre et l'humidité relative, on peut augmenter, en la contrôlant, la diminution de la densité de la mousse pour passer de 6,8 % à 19,1 % après seulement 20 secondes de postexpansion dans l'ambiance vapeur/air chaud.

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Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé pour diminuer la densité d'un panneau extrudé en matériau mousse fabriqué à partir d'une résine thermoplastique d'une épaisseur de 1 cm ou plus, caractérisé par le fait qu'on réalise l'expansion du panneau de matériau mousse en l'exposant simultanément ou successivement à de l'air

chauffé et à de la vapeur.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on fait passer un panneau extrudé continu de matériau mousse de résine thermoplastique à travers un dispositif d'expansion (10 ou 11), dans lequel le panneau de matériau mousse est exposé, simultanément ou successivement,

à de l'air chauffé et à de la vapeur.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2,

caractérisé par le fait que la diminution de densité du pan-

neau de matériau mousse s'effectue sous une pression d'envi-

ron un bar.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3,

caractérisé par le fait que la résine thermoplastique est un polymère styrénique, de préférence un polystyrène ou un poly (p-méthylstyrène).

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4,

caractérisé par le fait que la diminution de la densité du

panneau de matériau mousse s'effectue dans un dispositif d'ex-

pansion (11) comportant au moins une chambre (12), dans laquel-

le on maintient simultanément une atmosphère de vapeur et d'air chauffé et qui comporte:

a) un orifice d'entrée de vapeur (14), qui est en communica-

tion avec une source de vapeur (16), et b) un orifice d'entrée d'air (18), qui est le même ou qui est différent de l'orifice d'entrée de vapeur (14) , orifice d'entrée d'air qui est en communication avec une source

d'air (20).

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'humidité relative dans la ou les chambre(s)

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(12) va de 20 à 100 pour cent, de préférence de 35 à 85 pour cent.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4,

caractérisé par le fait que la diminution de densité du pan-

neau en matériau mousse s'effectue dans un dispositif d'ex- pansion (10) comportant:

a) au moins une chambre d'air (12A, 12C ou 12E), dans laquel-

le on maintient une atmosphère principalement constituée d'air chauffé et quicomporte un orifice d'entrée d'air (18A, 18B, 18C), qui est en communication avec une source J'air (20A, 20B, 20C), et b) au moins une chambre de vapeur (12B ou 12D), dans laquelle on maintient une atmosphère constituée principalement de vapeur et qui est équipée d'un orifice d'entrée de vapeur (14A ou 14B), qui est en communication avec une source de

vapeur (16A ou 16B).

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7,

caractérisé par le fait que la température de l'air chauffé va de 60 C à 150 C, de préférence de 80 C à 1400 C.

9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8,

caractérisé par le fait que l'on a préparé le panneau extrudé en matériau mousse fabriqué en résine thermoplastique par

expansion de la résine thermoplastique en utilisant un mélan-

ge de 3 à 45 pour cent en poids de dioxyde de carbone, de 5 à 97 pour cent en poids de chlorure d'éthyle et de 0 à 90

pour cent en poids de dichlorodifluorométhane et/ou de chloro-

1-d-fluoro-l,1 éthane, sur la base du poids total du mélange, le zélange d'agents de soufflage étant utilisé à un niveau

de 3 à 18 parties en poids pour 100 parties en poids de rési-

ne thermoplastique.

10. Dispositif d'expansion utilisé dans un procédé pour diminuer la densité d'un panneau extrudé de matériau mousse fabriqué en résine thermoplastique d'une épaisseur de 1 cm ou plus, comportant une ou plusieurs chambres (12, 12A, 12C ou 2E), parmi lesquelles au moins une chambre comporte un

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orifice d'entrée d'air (18, 18A, 18B, ou 18C), qui est en communication avec une source d'air (20, 20A, 20B ou 20C), et parmi lesquelles au moins une chambre (12, 12B ou 12D),

qui peut être la même ou non que la première chambre, com-

porte un orifice d'entrée de vapeur (14, 14A ou 14B), qui est le même ou non que l'orifice d'entrée d'air (18, 18A, 18B ou 18C), orifice d'entrée de vapeur qui est en communication

avec une source de vapeur (16, 16A ou 16B).