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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de BREVET d'INVENTION
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Société dite: I. G.FAF#ENnv.Dl1STRIE- AK,-?IE1>JGESELLSOEl!FT,
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!1:!?rocédG de fabrication de polyuréthanes linaires."' Priorité d'une demande de brevet en Allemagne déposée le
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17 juillet 194U,
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Dans le brevet français nOS45*917 demandé le 10 Novembre 1938 on a décrit un procédé de fabtie8tion de polyuréthanes linéaires par réaction de diiSoOY8n8tes avec des dialcools. 18 réaction est effectuée ordinairement dans un suivant ou un.diluant tel,par exemple, que du ohlorobenzène.
Les polyurethanes fabriquéa suivant ce procédé conviennent particulièrement bien pour la fabrication de filaments artificiels et, en particulier, pour la fabrication de poils complètement synthétiques..On a déjà proposé également de faire réagir les corps en l'absence de solvant, en ajoutant progressivement l'un des éléments de la réaction à l'autre. L'exploitation sur une grande échelle in- du'strielle du procédé connu a donné lieu à certaines difficul- tés.
Dans la masse fondue pu.en l'absence d'un solvant ou di- luant organique, des températures trop élevées, qui peuvent être causées par. la chaleur dégagée au cours de la réaction,
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conduisent à des reticulations et décompositions, tandis que des températures trop basses entraînent la solidification de la masse fondue et arrêtent ainsi prématurément la réaction.
On a maintenant trouvé que l'on peut, dans la fabrication
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de polyuréthanes linéaires par réaction de diieocyanatès ou de diisothiceyenates, ou de substances réagissant comme ces der- niers, avec. des diols, remédier, dans une large mesure, à ces difficultés, en mélangeant les corps prenant part à la réaction à des températures légèrement supérieures à la normale, températures pour lesquelles il se produit précisément une dis- , solution à peu près complète de ces participants l'un dans l'autre, et en les laissant pendant un court -instant à ces tem- pêratures, après quoi on amène le liquide à une vis sans fin transporteuse, dans laquelle la matière séjourne, en y perdant
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l'état fondu, jusqu'à ce que le degré de polymérisation désiré soit atteint,
la masse solidifiée étant ensuite soit fondue directement et conformée, soit amenée, après concassage, à une grille de fusion pour y subir une polymérisation supplémentaire et être conformée.
On a en outre trouvé que ce procédé peut être appliqué très facilement -en. continu en amenant de façon continue les matières premières nécessaires à la réaction, en quantités à peu près équimoléculaires, à/un dispositif approprié..
Le procédé conforme à l'invention présente l'avantage d'éviter des élévations brusques de température) difficiles à éliminer par réglage, d'exclure des réglages difficiles de la température pendant le cours de la réaction et de donner un
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polyuréthane uniforme sans décompositions et sans réticulations précisément .du fait que l'on év .te les températures trop élevées.
Comme matières premières utilisables dans le-procédé oon- forme à l'invention on peut envisager, en tant que dilaceyenates, tout d'abord des.polyméthylènediisooyanates, tels que l'hexane- '
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1,6-diisocyanar,e, le 3éthyle-hexane-1.6-diisocyanate, le butane-l,,4-cliisO("Yenate ou,aussi le l-methyle-benzène-,., .4-dJ.isocyanate. Comme dialcools, on utilise aussi avantageusement des polyméthylène-diols, tels que le butane-diol-1.4, l'hexanediol-l,6, le 3thyle-hexane-diol-1.6, le ú.), ú.J -dlOxy-l,4diéthyle-benzène, 110xalyle-bis-5-aminopentanol-(1) et le téréphtaloyl-bis-6-aminohexanol(1).
Conne substances réagissant comme des diisocianates et cliisothiocienstes, on peut citer par exemple les azides acides, tels que le diazide d'acide adipique, le diazide d'acide pi- mélique et le diazide d'acide sébacique. De même, on utilise
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comme substances réagissant comme des dilsocyanates, des corps donnant des diisocyanates par dissociation, tels que les aryl-
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esters d'acide bis-carbamique et les S-alcoylesters monothiocarbamiques bifonctionnels. Le dessin annexé représente un exemple de réalisation d'un
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appareil pour l'application du procédé conforme a.l'invention.
Les matières premières sont introduites soit par fractions séparées, soit également en continu dans la chaudière de disso- lution 1, qui est aussi étroite que possible et mun e d'un agitateur 2 pour éviter que la polymérisation entraine un echauffement des substances qui se mélangent. les matières pre- mières doivent alors être mélangées en proportions approxi- mativement équivalentes. La chaudière de dissolution 1 est en- tourée d'une chemise 3, à travers laquelle on fait circuler un courant intense d'un agent de chauffage dont la tempéra- ture est réglée de façon à juste suffire pour produire une dissolution l'un dans l'autre des deux corps prenant part à la réaction.
Il n'est pas avantageux de porter, au cours du mé- lange, les deux constituants de la réaction à des températures plus olevées, de telles températures favorisant beaucoup trop la polymérisation.
Les participants à la réaction ne restent pas, de préfé-
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rence lonctemps dans la chaudière de dissolution 1 afin d'évi- ter une solidification de la 'solution sous forme pâteuse. La solution passe ensuite dans une vis sans fin transporteuse de réaction 5 munie d'une chemise de chauffage 4. La température régnant dans la chemise de chauffage est avantageusement adaptée à la réaction considérée, par refoulement de liquides ou circulation de vapeur de chauffage. La vitesse de polymérisation des matières premières peut être réglée facilement en réglant la température de la chemise de chauffage, de sorte qu'il est possible d'obtenir un produit final présentant un degré de polymérisation quelconque par réglage des dimensions, de la forme et du nombre de tours de la vis sans fin.
La température de la chemise de chauffage doit être réglée de fagon telle que la solution soitt encore liquide dans la première partie de la vis sans fin, qu'elle soit pâteuse dans la partie médiane et solidifiée dans la dernière partie. Les températures s'élèvent d'elles-mêmes fortement dans la dernière partie de la vis sans fin transporteuse sous l'effet de la chaleur de réaction, mais il n'y a pas de danger de surchauffe, parce que, dans cette partie de la vis sans fin, la chemise de chauffage assure une évacuation de la chaleur en excès.
A l'extrémité de la vis sans fin, le polyuréthane linéaire polymérisé peut être refoulé directement à travers une filière et etre conformé en filaments ou poils. Toutefois, dans'la forme de réalisation représentée au dessin, le pâte solidifiée
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act cunc8ss'e a l'extraite de la vis sans fin. Elle tombe en petits morceaux dans la cuve 6 du dispositif de filage à grille 7.
La matière,qui n'a été que pré-polymérisée dans la vis sangs
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s:.'::-!:':s: continue à se poleéeiser lors de as fu- sion sur le, grille as fusion, en une masse fondue très visqueuee présentant longueur de chaino usuelle.pour la fabrication de' fil$monts,et de Pollse de grie, -je ra4aae prate str.e filée se rasseeble dans laccumulateur 9, d'où elle est conformée, en filaments, de la manière usuelle par refoulement'au moyen des deux pompes 10 à tra- vers' la filière Il*
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Voici un-exeraple de,mise en oeuvre du procédé conforme on amène en lue'ntités equimol"uisires ' clans 1'unitê de temps, de,l.hèxane1.6diisoeyanate et du buta.el.io1 à rchuKèrd un fort courent d'eau à 6500 4 travers la chemise* En quelques minutes, Il se forme une.
solution claire d corps prenant part à la réaction qui se mélangent les uns avëo-ls autres. Le dispositif de diseu- lution est parcouru en-environ 30à 60 minutes et le contenu du récipient de dissolution Tasse ensuite, sous forme d'une solution claire ou devenue déjà un peu trouble, dans la vis sans fin de réaction entourée d'une chemise d'eau à 70-80 C.
La chaleur de polymérisation fait croître la température dès le commencement de la via sans fin 5 à environ 100 C, auprès
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quoi le olyurthaneë.aoTidi3e sous forme de pâte. Dans la partie médiane de la vis sans fin, la température s'élève
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au-dessus de 100 Ce', vers la fin de la vis sans fin, la température régnant â 1/térieur est d'environ 160<'C. Le polyurethane est'devenu ici -tellement polymère qu'il se e soii# difie à cette température sous forme friable. Il est concassé par la vis sans fin et-tombe.dans le réservoir du dispositif de fusion à grille 7. La grille de fusion même.est portée à environ 170 C et cède.constamment de la chaleur au prépoly- mérisat solide friable placé sur elle.
De la grille de fusion
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8, la M48eê 0tégOutte dans le collecteur 9, à partir duquel elle est reprise par les pompes 10 et filée 'en poile à travers
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la filière 11. La polymérisation supplémentaire la tranefor mant en une masse prete' à etre filée s'effectue sur la grille et ' dans' le collecteur.
R és u m é.
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