Quel est le processus de moussage en une étape pour la mousse flexible à base d'éther ?

(1) Matières premières

Les principales matières premières comprennent les polyols de polyéther, le TDI (généralement 80/20 TDI), les stabilisants de mousse de silicone, les catalyseurs, l'eau et d'autres additifs tels que les agents gonflants externes, les charges ou d'autres additifs, selon les besoins.

(2) Formule moussante

La formule de moussage des mousses à base de polyéther est généralement similaire à celle des mousses à base de polyester. Le polyéther ayant une viscosité bien inférieure à celle du polyester, il est nécessaire d'ajouter un stabilisant de mousse très efficace, généralement un copolymère bloc polysiloxane-polyoxyalkylène. Les groupes hydroxyles situés aux extrémités des chaînes polyéther étant principalement des groupes hydroxyles secondaires, moins réactifs, on utilise généralement des catalyseurs composites à haute efficacité tels que l'octoate d'étain, le dilaurate de dibutylétain et la triéthylènediamine.

La formule typique de la mousse flexible à base de polyéther en une seule étape est la suivante :

(3) Facteurs de processus

①Caractéristiques du polyol polyéther

Les polyéthers polyols utilisés dans les mousses souples ont généralement une fonctionnalité de 2 ou plus, avec un indice d'hydroxyle équivalent d'environ 1 000. Les plus couramment utilisés sont les polyéthers triols, dont la masse moléculaire est d'environ 3 000. Lorsque la masse moléculaire du polyéther dépasse 4 000, la mousse produite tend à présenter des cellules de plus grande taille, un rebond plus faible et une déformation rémanente à la compression plus importante. Les polyéthers à groupes hydroxyles primaires ne sont pas utilisés dans ce cas.

À mesure que la fonctionnalité du polyéther augmente, le module de compression de la mousse augmente également, mais des propriétés telles que la résistance à la déchirure, la résistance à la traction et l'allongement diminuent. À l'inverse, une réduction de la fonctionnalité entraîne une diminution du module de compression, mais améliore d'autres propriétés.

Pour améliorer l'activité, certains polyols de polyéther sont coiffés d'oxyde d'éthylène pour augmenter la teneur en groupes hydroxyles primaires, ce qui réduit le temps de durcissement et améliore légèrement le module de compression, la résistance à la traction, la résistance à la déchirure et l'allongement.

②Rapport TDI

Dans les mousses souples monocouches, le TDI 80/20 est couramment utilisé, et l'indice TDI est généralement contrôlé entre 103 % et 107 %. Un indice TDI trop élevé peut entraîner la formation de pores dilatés et de cellules fermées dans la mousse. Un indice trop faible (par exemple, inférieur à 100 %) peut entraîner une diminution de la résistance et du rebond de la mousse, et de petites fissures peuvent apparaître. Un indice TDI élevé allonge également le temps de durcissement, en particulier pour les gros blocs de mousse de faible densité, où un excès de TDI non réagi peut former des isocyanurates et des dérivés de l'urée, générant de la chaleur pendant plusieurs heures et pouvant provoquer une carbonisation, voire un incendie.

③ Teneur en eau

L'augmentation de la teneur en eau, tout en maintenant l'indice TDI constant, diminue la densité de la mousse et la charge de compression. Cependant, au-delà d'une certaine quantité, une augmentation supplémentaire de la teneur en eau n'entraîne qu'une faible réduction de la charge de compression, car la densité accrue du groupe urée dans le polymère augmente la résistance à la compression de la mousse, compensant ainsi la perte due à la diminution de la densité de la mousse.

④Agents gonflants externes

Les agents gonflants externes contribuent à réduire la densité de la mousse, à améliorer sa souplesse et à dissiper la chaleur de réaction, empêchant ainsi la carbonisation des mousses en gros blocs. Les agents gonflants couramment utilisés comprennent des solvants peu toxiques, ininflammables et à bas point d'ébullition, tels que le dichlorométhane ou le HFC-245fa. L'augmentation de la quantité d'agents gonflants externes réduit la densité de la mousse et la charge de compression. Cependant, en cas d'utilisation d'une quantité accrue d'agent gonflant, la quantité de catalyseur doit également être ajustée afin de ne pas retarder le durcissement.

⑤Effets catalyseurs

Le procédé en une étape nécessite davantage de catalyseurs actifs que la méthode prépolymère. Un système catalytique courant est constitué de composés organostanniques et d'amines tertiaires. Bien que le dilaurate de dibutylétain ait été utilisé historiquement, il peut provoquer une oxydation thermique et accélérer la rupture de la liaison éther, entraînant la dégradation du polymère. C'est pourquoi l'octoate stanneux est désormais couramment utilisé, ce qui permet également d'obtenir une meilleure résistance à la compression de la mousse finale. Une combinaison adéquate de catalyseurs permet de contrôler la porosité, la taille des pores et la résistance à la compression de la mousse.

6Stabilisateurs en mousse de silicone

Les stabilisateurs de mousse de silicone réduisent la tension superficielle, permettant ainsi à la paroi de la mousse de conserver son élasticité et d'éviter sa rupture. Ils contribuent également à contrôler la taille des pores et l'uniformité. Ils sont essentiels à la production de mousse polyéther en une seule étape. Les premiers stabilisateurs étaient des copolymères séquencés de siloxane et de polyoxyalkylène, sujets à l'hydrolyse. Aujourd'hui, des produits plus stables sont disponibles, qui se dégradent moins facilement lors du moussage.

7. Charges et autres additifs

Des charges telles que le carbonate de calcium précipité ou d'autres matériaux inorganiques peuvent améliorer la résistance à la compression des mousses souples. Cependant, cette méthode est moins couramment utilisée en pratique, car les mousses contenant des charges ont tendance à se ramollir après une utilisation prolongée sous l'effet de la fatigue. D'autres additifs, tels que des antioxydants, des agents antistatiques, des retardateurs de flamme, des absorbeurs d'UV et des pigments, peuvent être ajoutés en fonction des exigences du produit final.