BE897734A - Particules expansibles de polymeres styreniques - Google Patents

Abstract

Les particules expansibles de polymères styrénique contenant un agent gonflant contiennent aussi de petites quantités de tétrastéarate de pentaérythritol et de monostéarate de glycéryle. Elles permettent de réduire le cycle de refroidissement du moule final utilisé pour la production d'articles en mousse.

Description

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  MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une DEMANDE DE BREVET D'INVENTION formée par la Société dite : COSDEN TECHNOLOGY INC. pour PARTICULES EXPANSIBLES DE POLYMERES STYRENIQUES Inventeur : Richard A. SCHWARZ Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 8 avril 1983 sous le numéro S. N. 483406 au nom de Richard A. SCHWARZ 
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 dont la Demanderesse est l'ayant-droit. 

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 PARTICULES EXPANSIBLES DE POLYMERES STYRENIQUES 
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 La présente invention se rapporte à des particules expansibles ou pouvant former des mousses, en polymères styréniques, telles que des particules expansibles de polystyrène.

   Plus particulièrement, cette invention concerne des particules expansibles dont l'utilité, pour la fabrication d'articles en mousse, est accrue du fait de la réduction du cycle de refroidissement du moule final. 



  On connaît les particules expansibles de polymères styréniques ainsi que les articles fabriqués à partir de ces particules. Ces articles consistent notamment en panneaux isolants pour la construction, objets à effet décoratif, nouveautés, matériaux de rembourrage, dispositifs flottants, récipients pour boissons chaudes ou froides, glacières portatives. Au point de vue utilisation, les principales caractéristiques de ces articles sont leur faible poids et leur bonne qualité isolante. 



  Les particules expansibles de polymères styréniques sont généralement préparées en imprégnant les particules par 1 à 20% en poids d'un agent gonflant ou d'expansion convenable, tel le pentane. Pour fabriquer les articles en mousse, on soumet d'abord les particules imprégnées ou billes à une pré-expansion : les billes sont chauffées par de la vapeur dans un espace ouvert et on obtient ainsi des billes pré-expansées à densité relative- 

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 ment faible. On place alors ces billes pré-expansées dans un moule fermé et on effectue l'expansion finale par introduction de vapeur, puis on refroidit et on enlève l'article moulé, en mousse, hors du moule. 



  Lors de l'évaluation de l'utilité d'un type particulier de particule expansible de polymère styrénique pour la fabrication d'un article en mousse désiré, on doit prendre en considération le cycle de refroidissement du moule final, car il intervient dans la vitesse et, par conséquent, le coût de production du produit fini. 



  La présente invention a pour objet des particules expansibles de polymères styréniques qui permettent de réduire la durée du cycle de refroidissement du moule final. 



  On a trouvé que des particules expansibles de polymères styréniques dans lesquelles sont incorporés un agent gonflant, une petite quantité de tétrastéarate de pentaérythrito1 et recouvertes par une petite quantité de monostéarate de glycéry1e permettent de réduire de façon importante le cycle de refroidissement du moule final lors de la production de l'article moulé final. 



  Cette caractéristique et l'autres particularités de l'invention ressortiront de l'exemple donné ci-après à titre d'illustration et qui ne comporte aucun caractère limitatif. 



  Exemple. 



  Dans un récipient muni d'un agitateur, on introduit 100 parties en poids d'eau, 2 parties en poids de phosphate tricalcique, 0, 05 partie en poids de dodécy1benzènesu1fonate sodique, 100 parties en poids de billes de 
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 polystyrène ayant un diamètre de 1 mm., ainsi que 8 parties en poids de 

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 n-pentane. Dans les exemples suivants, on introduit à ce moment du PETS dans les quantités mentionnées ci-après. 



  On chauffe le récipient à une température de 102-ll0oC et on le maintint dans cette gamme de température pendant 7 à 10 heures, tout en agitant. Ensuite, on refroidit le récipient jusqu'à la température ambiante, on acidifie le contenu avec de l'acide nitrique, on récupère les billes du milieu aqueux, on les lave à l'eau puis on les sèche avec de l'air à température ambiante. 



  On place les billes séchées contenant du n-pentane et du PETS dans un mélangeur avec du GMS finement divisé (90% passant au tamis de 425 mailles) utilisé dans les quantités indiquées. On mélange pendant environ 15 minutes. 



  Pour la pré-expansion, on place les billes dans un récipient muni d'agitateurs et de dispositifs permettant de faire passer de la vapeur à environ 34 KPa entre les billes, pendant 2 minutes environ. Les billes préexpansées ont un diamètre de l'ordre de 5 mm. 



  Pour tester les qualités et caractéristiques des articles moulés finis, en mousse, on utilise un moule pour blocs de glace. Le moule a une section rectangulaire d'approximativement 30 cm de haut et une épaisseur de paroi d'approximativement 2, 5 cm. La base rectangulaire supérieure mesure approximativement 30 cm x 39 cm tandis que la base rectangulaire inférieure mesure approximativement 26 cm x 35 cm. Le moule est muni d'une enveloppe permettant l'injection de la vapeur dans le contenu du moule. On remplit partiellement le moule avec les billes pré-expansées, on ferme et on fait passer de la vapeur à 1040C à travers le moule pendant un temps suffisant 
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 pour former un article moulé. On laisse ensuite refroidir l'article moulé 

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 pour qu'il puisse être enlevé du moule. 



  Les résultats des essais comparatifs sont donnés ci-après. 



  On prépare des articles moulés en mousse selon la procédure décrite ci-dessus avec et sans incorporation de PETS et deGMS. Les résultats des essais comparatifs sont donnés ci-après. 
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<tb> 
<tb> 



  (PEIS)Essai <SEP> n  <SEP> Additif <SEP> Cycle <SEP> de <SEP> refroidissement
<tb> du <SEP> moule.
<tb> 



  1 <SEP> sans <SEP> 220 <SEP> - <SEP> 240 <SEP> secondes
<tb> 2 <SEP> 0, <SEP> 25% <SEP> PETS <SEP> 180 <SEP> - <SEP> 200 <SEP> secondes
<tb> 3 <SEP> 0, <SEP> 25% <SEP> PETS
<tb> et <SEP> 150 <SEP> - <SEP> 170 <SEP> secondes
<tb> 0, <SEP> 2 <SEP> % <SEP> GMS
<tb> 
 
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 Le cycle de refroidissement pour l'article moulé final, en mousse, est mesuré par le temps qui s'écoule entre le moment où l'on coupe l'injection de vapeur à 103 KPa et le moment où l'on peut enlever l'article hors du moule. 



  La comparaison des résultats des essais 1 et 2 avec le résultat de l'essai 3 fait ressortir l'effet de synergie des deux additifs de l'invention. 



  L'obtention de l'amélioration des caractéristiques des particules de polymères styréniques ne nécessite que de faibles quantités de PETS et de GMS. Des particules contenant de 0, 025% à 1% environ de PETS et de 0, 04% àO, environ de GMS (pourcentages pondéraux calculés sur le polymère styrénique), sont particulièrement utiles. D'après un mode préféré d'exécution de l'invention, on incorpore le PETS dans les particules de polymère styrénique pendant l'incorporation de l'agent gonflant. Cependant, on obtient également des résultats avantageux par mélange de PETS avec les particules contenant déjà 
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 l'agent gonflant, par exemple par mélange dans un tambour. 

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  Selon la présente invention, on recouvre les particules de polymère styrénique avec du GMS après l'incorporation du PETS. L'incorporation du GMS sur les particules de polymère styrénique contenant déjà le PETS est de préférence réalisée dans un tambour. 



  Le GMS dans la présente invention doit être sous finement divisée ou micronisée. De préférence la dimension des particules de GMS doit être telle qu'on observe 90% de passage sur le tamis à 425 mailles. 



  L'invention a été décrite en se référant plus particulièrement à des particules expansibles de polystyrène dans lesquelles on a incorporé une petite quantité des additifs de l'invention. Mais elle n'est pas limitée à cette résine et on peut l'appliquer à d'autres polymères vinylaromatiques, tels que vinyltoluène, isopropylstyrène, alpha-méthylstyrène, chlorostyrène, tert-butylstyrène et aux copolymères avec le butadiène, les acrylates alkyliques et l'acrylonitrile. Ces différentes résines sont désignées, dans la description et les revendications, par les termes styréniques". 



  De même, l'invention n'est pas limitée à l'utilisation de n-pentane comme agent gonflant, car d'autres composés tels que butane, isopentane, cyclopentane, hexane, heptane, cyclohexane et autres hydrocarbures halogénés à bas point d'ébullition ou leurs mélanges peuvent également être employés comme agents gonflants. Les billes expansibles de polymères styréniques contiennent généralement de 1 à 20% en poids d'agent gonflant. L'imprégnation des particules de polymères styréniques par l'agent gonflant pour produire des billes expansibles s'effectue dans une gamme de température 
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 assez large, allant d'environ 600C à environ 150 C.

Claims (7)

1. EMI7.1

   REVENDICATIONS EMI7.2 1) Particules expansibles de polymères styréniques contenant un agent gonflant, tel le pentane, caractérisées en ce qu'elles contiennent aussi une petite quantité de tétrastéarate de pent rythritol et qu'elles sont recouvertes avec une petite quantité de monostéarate de glycéry1e finement divisé.
2. 2) Particules selon la revendication 1, caractérisées en ce qu'elles contiennent 0, 025 à 1% en poids de tétrastéarate de pent rythritol et 0, 04 à 0, 4 % en poids de monostéarate de glycéry1e, ces pourcentages étant calculés sur le poids de polymère styrénique.
3. 3) Particules selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisées en ce que le polymère styrénique est le polystyrène.
4. 4) Procédé de production de particules expansibles de polymère styrénique caractérisé en ce qu'on imprègne des particules de polymère styrénique avec une petite quantité de tétrastéarate de pentaérythritol pendant qu'on imprègne ces particules avec un agent gonflant, qu'on récupère les particules et qu'on les recouvre avec une petite quantité de monostéarate de glycéry1e.
5. 5) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on imprègne les particules avec 0, 025 à 1% en poids de tétrastéarate de pent rythritol et qu'on les recouvre avec 0, 04 à 0, 4% en poids de monostéarate de glycéryle, ces pourcentages étant calculés sur le poids de polymère styrénique.
6. 6) Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en EMI7.3 ce que le polymère styrénique est le <Desc/Clms Page number 8> EMI8.1
7. 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'agent gonflant est le pentane.