Introduction aux agents moussants polyuréthane – Agents moussants HFC

Les composés HFC (Hydrofluorocarbone) ont un ODP (Potentiel d'appauvrissement de la couche d'ozone) nul et un très faible GWP (Global Warming Potentiel), seulement 1,5 % à 3,0 % de celui du CFC-11. La plupart des HFC sont ininflammables et peu toxiques. Dans la mousse rigide de polyuréthane, les HFC présentent de faibles taux de diffusion des gaz au sein des cellules de mousse, en particulier dans les mousses HFC liquides, qui offrent d'excellentes propriétés d'isolation thermique.

Après des années de recherche, les HFC liquides, tels que le HFC-245fa (1,1,1,3,3-pentafluoropropane) et le HFC-365mfc (1,1,1,3,3-pentafluorobutane), sont considérés comme de bons candidats pour un troisième -agents moussants de dernière génération en raison de leur ODP nul et de leur faible toxicité, comme le confirment des tests de toxicité détaillés. Les formulations optimisées donnent des mousses aux excellentes performances.

HFC-245fa

Le HFC-245fa, introduit pour la première fois par Honeywell (anciennement AlliedSignal), est ininflammable, présente une faible toxicité, une faible conductivité thermique des gaz et une bonne solubilité dans les polyols, ce qui donne des mousses rigides dotées d'excellentes propriétés. Son faible point d'ébullition (15°C) améliore l'écoulement du matériau en mousse pendant le processus de moussage. Cependant, sa pression de vapeur élevée à température ambiante nécessite des modifications de l'équipement de moussage. En ajustant les formulations, il est possible d'obtenir une mousse fine et uniforme avec des performances d'isolation thermique comparables à celles des produits en mousse HCFC-141b.

HFC-365mfc

Le HFC-365mfc est le seul agent moussant HFC liquide avec un point d'ébullition supérieur à la température ambiante parmi les produits actuels sans ODP, nécessitant des modifications minimes de l'équipement. Promu par Solvay Fluorochemicals, le HFC-365mfc présente une certaine inflammabilité, avec une fraction volumique inflammable dans l'air de 3,5 %–9%. Ajout de 5% de HFC ininflammables tels que HFC-134a, HFC-227ea (heptafluoropropane, point d'ébullition -16.5°C), ou HFC-245fa, peuvent atténuer l'inflammabilité. Les mélanges comme le HFC-365mfc et le HFC-245fa (95:5 en masse) ou le HFC-365mfc et le HFC-134a (93:7 en masse) sont ininflammables.

De plus, le HFC-365mfc forme des mélanges azéotropiques avec le cyclopentane (point d'ébullition 32°C) et avec du pentane normal ou de l'isopentane (points d'ébullition 27°C et 22.5°C, respectivement), offrant une faible conductivité thermique en phase gazeuse. Les mousses obtenues ont des propriétés supérieures mais peuvent néanmoins présenter une inflammabilité.

Premières alternatives aux HFC

Au cours de la phase initiale de remplacement des CFC, de nouveaux réfrigérants sans ODP tels que le HFC-134a (1,1,1,2-tétrafluoroéthane) et le HFC-152a (1,1-difluoroéthane) ont été partiellement utilisés comme agents gonflants de mousse rigide de polyuréthane.

Le HFC-134a a une courte durée de vie dans l’atmosphère, n’appauvrit pas la couche d’ozone et a des effets plastifiants minimes sur les mousses de polyuréthane. Cependant, sa conductivité thermique élevée en phase gazeuse et sa faible solubilité dans les polyols généraux limitent son application. Étant un gaz à température ambiante, il nécessite des récipients de prémélange résistants à la pression et un moussage immédiat lors du mélange avec des composants tels que les polyols de polyéther, les agents gonflants et le MDI polymère. Malgré ces défis, des mousses à structure fine présentant des propriétés d'isolation thermique et de vieillissement améliorées peuvent être produites.

HFC-356mffm

Des recherches approfondies ont été menées sur l’utilisation du HFC-356 (1,1,1,4,4,4-hexafluorobutane) comme agent gonflant pour mousse rigide de polyuréthane. Le HFC-356 a un point d'ébullition proche de celui du CFC-11, avec une conductivité thermique en phase gazeuse d'environ 1,5 mW/(m seulement).·K) supérieur au CFC-11. Il s'agit du HFC qui présente la conductivité thermique en phase gazeuse la plus faible connue, présente une faible toxicité aiguë et est moins corrosif pour les plastiques des revêtements du réfrigérateur que le CFC-11 ou les HCFC. Cependant, son poids moléculaire élevé et ses exigences d’utilisation entraînent une augmentation de la densité et des coûts de la mousse.

HFC-152a

Le HFC-152a a été testé comme agent moussant. Son faible point d’ébullition et sa conductivité thermique élevée en phase gazeuse, associés à une large plage de concentrations inflammables dans l’air, présentent plusieurs inconvénients, conduisant à une utilisation limitée aujourd’hui.