Introduction
L’incorporation de polyols recyclés dans les mousses souples de polyuréthane constitue une voie prometteuse pour réduire la consommation de matières premières vierges et progresser vers des modèles de production plus circulaires. Cependant, la variabilité chimique de ces matériaux peut affecter la compatibilité de la formulation, la stabilité de la mousse et ses propriétés finales.
Dans cette étude, quatre tensioactifs siliconés (E0329_1, E0329_2, E0329_3 et E0329_4) conçus pour des formulations souples de type slabstock contenant du polyol recyclé ont été évalués. Les paramètres de compatibilité, stabilité, régulation cellulaire, densité, dureté (CLD), débit d’air et déformation rémanente après compression (compression set, CS) ont été analysés.
Objectif
Développer et sélectionner un tensioactif siliconé adapté aux formulations de mousse souple à base de polyol recyclé, en garantissant un équilibre entre stabilité, régulation cellulaire, perméabilité à l’air et propriétés mécaniques.
Méthodologie
Stabilité
Des essais de compatibilité visuelle ont été réalisés avec une formulation de PU utilisant chaque tensioactif (1 pphp), en évaluant l’état initial, après 24 heures à température ambiante et après un vieillissement accéléré de 7 jours à 50 °C.
| Composant | Pphp |
|---|---|
| Polyol OH=48 | 75 |
| Polyol recyclé | 25 |
| H₂O | 5 |
| TEDA | 0,15 |
| DMEE | 0,05 |
Par la suite, des essais de moussage en expansion libre (free rise) ont été réalisés sur des formulations slabstock contenant 25 % et 50 % de polyol recyclé. La stabilité de la mousse, la structure cellulaire, la dureté (CLD), la densité, le débit d’air et le compression set ont été évalués.
Résultats et discussion
Figure 1 : Essai initial
Figure 2 : 24 h à température ambiante
Figure 3 : Essai de vieillissement à 50 °C
Les essais de compatibilité ont montré une bonne stabilité initiale pour tous les tensioactifs. Après le vieillissement accéléré, la plupart ont présenté une certaine séparation de phases, montrant que des conditions sévères peuvent affecter la stabilité du système formulé.
Mousses
Figure 4 : Mousses avec 25 % de polyol recyclé
Dans les formulations contenant 25 % de polyol recyclé, tous les candidats ont assuré une stabilisation adéquate. Des différences nettes ont été observées en termes de perméabilité à l’air et de régulation cellulaire. E0329_4 a présenté la respirabilité la plus élevée et une structure plus ouverte, tandis que E0329_2 a montré un comportement plus fermé.
Figure 5 : Valeurs de CLD dans la formulation avec 50 % de polyol recyclé
Avec 50 % de polyol recyclé, aucun effondrement n’a été observé, confirmant la capacité stabilisante de tous les candidats. Les résultats de CLD ont indiqué différents niveaux de fermeté selon les tensioactifs. E0329_1 a généré les valeurs les plus élevées, tandis que E0329_4 a produit des mousses plus souples. E0329_3 s’est distingué par une structure cellulaire plus fine et plus homogène.
Figure 6 : Structure cellulaire interne, 50 % de polyol recyclé
De même, E0329_2, E0329_3 et E0329_4 ont présenté des comportements similaires en termes de débit d’air et de cellules ouvertes. Les résultats de compression set ont été acceptables pour toutes les formulations, E0329_1 et E0329_3 se distinguant par les valeurs les plus faibles, indiquant une meilleure récupération après compression.
Figure 7 : Densités et respirabilité, 50 % de polyol recyclé
Conclusions
- Tous les tensioactifs évalués ont montré une capacité de stabilisation adéquate dans les formulations contenant du polyol recyclé.
- La compatibilité était satisfaisante dans des conditions standard, bien que le vieillissement accéléré ait révélé une certaine tendance à la séparation de phases.
- E0329_4 s’est distingué par sa respirabilité élevée et son caractère à cellules ouvertes.
- E0329_3 a présenté la structure cellulaire la plus fine et la plus homogène dans les formulations contenant 50 % de polyol recyclé.
- Les résultats confirment que la sélection du tensioactif est un facteur clé pour optimiser les performances des mousses souples durables à base de matières premières recyclées.