FR2546895A1 - Compositions pour moulage a base de polymeres renforces par des charges minerales, des procedes de preparation de ces compositions, des moyens destines a la mise en oeuvre de ces procedes et les objets conformes issus de ces compositions - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE DES COMPOSITIONS POUR MOULAGE QUI COMPRENNENT UN POLYMERE DE NATURE THERMOPLASTIQUE, THERMODURCISSABLE OU ELASTOMERIQUE, UNE CHARGE MINERALE DE RENFORCEMENT ET EVENTUELLEMENT UN AGENT DE COUPLAGE. SELON L'INVENTION, LA CHARGE MINERALE EST ESSENTIELLEMENT CONSTITUEE PAR UN MELANGE INTIME DE FORSTERITE ET DE SILICE TEL QU'IL EST OBTENU PAR CALCINATION A UNE TEMPERATURE AU MOINS EGALE A 650C D'ESPECES ARGILEUSES REPRESENTEES PAR DES COMPOSES COMME L'ANTIGORITE, LA CHRYSOTILE, L'AMESITE, LA CRONSTEDTITE, LA BERTHIERINE OU DES MELANGES DE CES ESPECES. LES PRODUITS MOULES OBTENUS A PARTIR DE CES COMPOSITIONS PRESENTENT D'EXCELLENTES PROPRIETES MECANIQUES, EN PARTICULIER EN MATIERE DE MODULE DE FLEXION ET DE RESISTANCE AU CHOC.

Description

COMPOSITIONS POUR MOULAGE A BASE DE POLYMERES
RENFORCES PAR DES CHARGES MINERALES, DES PROCEDES
DE PREPARATION DE CES COMPOSITIONS, DES MOYENS DESTINES
A LA MISE EN OEUVRE DE CES PROCEDES ET LES OBJETS CONFORMES
ISSUS DE CES OOMPOSITIONS
La présente invention concerne des compositions pour moulage comprenant un polymere et une charge minérale de renforcement dans lesquelles la charge minérale est liée au polymere par 1' intermédiaire éventuel d'un agent de couplage. Plus précisément, la présente invention concerne des compositions à base de polymeres renforcés de nature thermoplastique, thermodurcissable ou élastomérique, dans lesquelles la charge minérale présente une capacité d'accrochage qui est améliorée.La présente invention concerne également des procédés de préparation de ces compositions, des moyens destinés à la mise en oeuvre de ces procédés et les objets conformés obtenus par moulage de ces compositions.

I1 est bien connu dans la technique antérieure que des polymeres peuvent être chargés de substances non polymériques dans le but d'améliorer certaines de leurs propriétés. C'est ainsi que diverses charges minérales peuvent être utilisées dans le but notamment d' améliorer les propriétés mécaniques du polymère, par exemple son coefficient de dilatation et/ou sa résistance à l'abrasion et/ou son module et/ou sa résistance à la traction et/ou sa résistance à la flexion et/ou sa résilience. La clef du développement de pareilles compositions chargées réside dans l'établissement d'un lien effectif entre la charge et le polymère. Sans un pareil lien, l'addition de la charge pourra dégrader certaines propriétés mécaniques du polymere.

Pour établir ce lien effectif, on va jouer sur la nature de la charge, mais on peut prévoir le cas échéant de faire appel en plus à un agent de couplage efficace, c'est-à-dire un compose qui va pouvoir réagir à la fois avec le polymérie et avec la charge inorganique. I1 doit posséder au moins un groupe capable de réagir avec le polymérie et au moins un autre groupe capable de réagir avec les groupes fonctionnels présents sur la surface de la charge (habituellement des groupes OH).

Certains composés organosiliciques ont été utilisés comme agent de couplage. Des composés de ce type qui conviennent sont décrits par exemple dans le brevet français n" 1 399 049 ; ils comportent en général, commme groupes capables de se lier avec la charge, des groupes alkoxysilanes '#SI-OR dans lesquels R représente un reste alkyle inférieur.

En général, les charges minérales ne sont pas toutes également efficaces comme charge de renforcement. Une condition nécessaire à cette efficacité réside dans l'existence à la surface de la charge d'une densité adéquate de groupes fonctionnels qui vont pouvoir réagir avec le polymère et éventuellement 1' agent de couplage. De nombreuses charges minérales ont été proposées parmi lesquelles les plus représentatives consistent dans les espèces suivantes : le carbonate de calcium, l'oxyde de titane, les aluminosilicates, la wollastonite et le sulfate de calcium.

Des expériences qui ont été conduites par la demanderesse en utilisant comme polymère du nylon 6,6 ont permis de noter que les charges fibreuses comme la wollastinite et le sulfate de calcium permettent d'obtenir un compromis des propriétés mécaniques particulièrement intéressant.

Poursuivant des-travaux dans ce domaine de la technique, la demanderesse a maintenant trouvé d'autres charges fibreuses efficaces qui permettent d'atteindre un compromis de propriétés mécaniques qui peut être supérieur à celui enregistré jusqu'ici.

Plus spécifiquement, la présente invention concerne des compositions faites pour le moulage qui comprennent
(a) un polymère,
(b) une charge minérale de renforcement,
(c) et éventuellement un agent de couplage, caractérisées en ce que la charge minérale est essentiellement constituée par un mélange intime de forstérite et de silice tel qu' il est obtenu par calcination à une température au moins égale à 6500C d' espèces argileuses appropriées.

Comme espèces argileuses qui conviennent, on citera en particulier les magnéso-silicates du groupe des serpentines, c'est à dire l'antigorite, la chrysotile, l'amésite, la cronstedtite, la berthierine ou des mélanges de ces espèces. - Pour avoir plus de détail sur la formule et la stucture de ces espèces, il convient de se reporter à l'ouvrage :
Differential Thermal Analysis de R.C. Mackenzie, volume 1, pages 498 à 501, Academic Press, 1970.

Les polymères qui sont renforcés conformément à la présente invention peuvent être en premier lieu des matières synthétiques thermoplastiques de masse moléculaire en nombre élevée, d'une valeur au moins supérieure à 2000, qui se ramollissent lorsqu' on les expose à une chaleur suffisante et qui reviennent à leur état d'origine lorsqu'elles sont refroidies jusqu' à température ambiante. Ces matières thermoplastiques comprennent par exemple : les polyoléfines ; le polychlorure de vinyle et ses copolymères ; les polyamides ; les polyesters saturés- ; les polycarbonates ; les polyuréthanes thermoplastiques.

Une classe préférée de polymères thermoplastiques utilisables dans la présente invention est constituée par les polyamides. Par polyamides, on entend définir essentiellement les produits obtenus par polycondensation de diacides et de diamines ou par homopolycondensation d'aminoacides ou encore par polymérisation de lactames.Des espèces représentatives de pareils polyamides sont par exemple : le nylon 6,6 (polymère d'hexaméthylène diamine et d'acide adipique) ; le nylon 6,10 (polymère d'hexaméthylène diamine et d'acide sébacique) , le nylon 6 (polymère d'#-caprolactame) ; le nylon 7 (polymère d' acide aminoheptanoique) ; le nylon 9 (polymère d'acide aminononanoïque) , le nylon 11 (polymère d'acide # -aminoundécanoïque) ; les mélanges de ces polymères ; les copolymères obtenus à partir des monomères cités ci-avant.

Les polymères qui sont renforcés conformément à la présente invention peuvent être en deuxième lieu des matieres synthétiques thermodurcissables qui, sous l'action de la chaleur, commencent par se ramollir (si elles ne sont pas déjà sous forme molle), puis se durcissent progressivement pour atteindre un état solide qu'elles conserveront définitivement. Ces matières thermodurcissables comprennent par exemple les résines phénoliques ; les polyesters insaturés ; les résines époxy ; les polyimides ; les polyuréthanes réticulés.

Une classe préférée de polymères thermodurcissables utilisables dans la présente invention est constituée par les résines phénoliques et les polyimides. Par résines phénoliques, on entend définir essentiellement les produits obtenus par polycondensation des aldéhydes et des phénols. Des espèces représentatives de pareilles résines phénoliques sont par exemple les condensats de phénol, résorcinol, crésol ou xylénol avec du formaldéhyde ou du furfural. Par polyimides, on entend définir essentiellement les produits obtenus par réaction entre un N,N' -bis-irnide d'acide dicarboxylique non saturé et une polyamine primaire. Des produits de ce type sont décrits dans le brevet français n0 1 555 564, dans les brevets américains n0 3 562 223 et 3 658 764 et dans la réissue américaine n0 29 316.Un exemple particulièrement représentatif est le produit obtenu par réaction entre le
N,N'-4,4'-diphénylméthane-bis-maléimide et le diamino-4,4' - diphénylméthaneO
Les polymères qui sont renforcés conformément à la la présente invention peuvent etre en troisième lieu des matières élastomériques d'origine naturelle ou synthétique.Ces matières comprennent par exemple : les caoutchoucs naturels ; les homopolymères de diènes conjugués comme le butadiène et l'isoprène ; les copolymères de rivés de monomères éthyléniques et/ou vinylaromatiques et de diène, conjugués comme les copolymères styrène-butadiène, les copolymères isobutylêne-isoprène (caoutchoucs butyl), les copolymères éthylène-propylène-hexadiène-l,4 ; les copolymères butadiène-acrylonitrile ; les caoutchoucs halogénés comme les caoutchoucs naturels chlorés, les caoutchoucs butyl bromés et butyl chlorés, les polychloroprenes ; des polyuréthanes élastomères ; les polysulfures ; les silicones élastomères.

Une classe préférée de polymères élastomériques utilisables dans la présente invention est constituée par les polychloroprènes et les silicones élastomères. Par silicones élastomères, on entend définir essentiellement les produits obtenus par réticulation à chaud de polysiloxanes porteurs de groupements alkyles, alcényles, cycloalkyles, phényles et/ou hydroxyles. Un exemple particulièrement représentatif est un élastomère diméthylpolysiloxanique contenant une faible proportion de groupements vinyles.

Parmi les divers types de polymères mentionnés ci-avant, les polymères qui sont visés, de manière plus préférentielle encore, pour être renforcés conformément à la présente invention consistent dans les polyamides. Les nylons 6,6 et 6 et leurs mélanges sont tout particulièrement vises.

Les charges minérales de renforcement selon la présente invention comprennent des argiles appropriées ayant subi un traitement de calcination. Ce traitement consiste à chauffer la matière minérale choisie à une température au moins égale à 6500C en opérant dans l'air ambiant, sous atmosphère d'azote ou sous atmosphère d' air humide ; on peut travailler dans un four statique, dans un four tournant ou dans un appareil de calcination flash. Cette calcination développe d' une part une réaction de déshydroxylation de la matière minérale qui va perdre à partir de 6500C son eau de structure et d'autre part une réaction. de transformation de sa structure cristallographique de départ qui va donner naissance à un mélange intime de forstérite et de silice sous forme de silice amorphe et/ou de silice cristallisée à l'état de cristobalite.

Précédemment, on a écrit que la charge minérale est "essentiellement constituée" par un mélange intime de forstérite et de silice ; par l'expression "essentiellement", on entend signifier que le mélange de calcination peut contenir en plus de faibles quantités d' impuretés minérales liées à la nature du gisement qui ne constituent pas une gêne.

La durée du chauffage n'est pas critique et peut varier entre de larges limites comme par exemple entre quelques fractions de seconde (cas d'une calcination flash) et une dizaine d'heures (cas d' une calcination dans un four statique ou tournant). Cette durée doit bien entendu être dans tous les cas suffisante pour réaliser la tansformation cristallographique dont on a parlé ci-avant.

La charge minérale de renforcement qui est utilisée de manière préférentielle pour mettre en oeuvre la présente invention consiste dans de la chrysotile calcinée par chauffage dans un four statique ou tournant à une température comprise entre 7000C et 11000C pendant une durée allant de deux heures à cinq heures. A noter que l'emploi d' une pareille charge pour renforcer des polyamides correspond à un mode de réalisation de 1' invention tout particulièrement intéressant.

La quantité de charge minérale de renforcement à utiliser pour préparer les compositions selon 1' invention peut varier entre de larges limites. La proportion maximale est limitée principalement par la capacité du polymère de lier la charge de renforcement en une masse possédant de la cohésion ; habituellement, cette proportion maximale représente environ 90 % du poids de l'ensemble polymère + charge minérale de renforcement. La proportion minimale correspond à la quantité de charge qui est nécessaire pour commencer à observer une amélioration des propriétés mécaniques du polymère ; habituellement, cette proportion minimale représente environ 2 % du poids de l'ensemble polymère + charge minérale de renforcement.Les proportions de charges de renforcement utilisables peuvent donc se situer entre 2 % et 90 % ; de préférence, ces proportions se situent entre 10 % et 60 .

Les compositions selon la présente invention peuvent comprendre en outre, et il s'agit là d'une mesure particulièrement avantageuse, un agent de couplage. Cet agent de couplage est habituellement choisi parmi les composés organosiliciques polyfonctionnels dont on a parlé ci-avant dans le préambule du présent mémoire. Ces composés comprennent au moins un groupe alkoxysilane capable de se lier avec la charge minérale et au moins un autre groupe capable de se lier avec le polymère. La nature de cet autre groupe fonctionnel va dépendre bien entendu du polymère utilisé. Ainsi les agents de couplage contenant des groupes vinyle sont des composés utilisables par exemple avec les polyoléfines et les polyesters thermodurcissables ; des exemples de composés organosiliciques qui conviennent sont : le vinyltriméthoxysilane, le vinyltriéthoxysilane, le vinyltri(méthoxy-2 éthoxy)silane. Les agents de couplage contenant des groupes acrylique ou méthacrylique sont des composés utilisables encore avec les polyoléfines et les polyesters thermodurcissables ; un exemple de composé organosilicique qui convient est : le Y -mètha- cryloxypropyltriméthoxysilane. Les agents de couplage aminés sont des composés utilisables par exemple avec le polychlorure de vinyle, les polyamides, les polyesters thermoplastiques, les polycarbonates, les polyuréthanes thermoplastiques, les résines phénoliques, les résines époxy et les polyimides ; des exemples de composés organosiliciques qui conviennent sont : le Y-aminopropyltriméthoxysilane, le Y-amino- propyltriéthoxysilane, le N-(ss-aminoéthyl) γ -aminopropyltriméthoxysilane.

Les agents de couplage époxydés sont des composés utilisables encore avec les polyesters thermoplastiques, les résines phénoliques et les résines époxy ; des exemples de composés organosiliciques qui conviennent sont le ss-(époxy-3,4 cyclohexyl)éthyltriméthoxysilane, le yglycidoxy- propyltriméthoxysilane. Les agents de couplage contenant des groupes mercapto sont des composés utilisables par exemple avec les polychloroprènes ; un exemple de composé organosilicique qui convient est : le y- mercaptopropyltriméthoxysilane.

Comme agents de couplage, peuvent convenir encore des azidosilanes (ou silanesulfonylazides) ; des composés de ce type sont décrits par G.A. Mc. FARREN et al. dans l'article : Polymer Engineering and Science, 1977, Vol. 17, n 1, pages 46 à 49.

La quantité d'agent de couplage nécessaire pour assurer une bonne liaison entre la charge minérale de renforcement et le polymère de base est relativement petite. Une quantité de seulement 0,1 % d'agent de couplage par rapport au poids de la charge peut être utilisée pour produire une composition ayant des propriétés mécaniques supérieures à celles de la composition contenant une charge non traitée. En général, des quantités d'agent de couplage comprises entre 0,3 % et 4 % se sont révélées très satisfaisantes. A noter que des quantités plus grandes peuvent aussi être utilisées sans inconvénient pour les propriétés du produit fini.

Les - compositions polymériques renforcées selon la présente invention peuvent être préparées de diverses manières connues en soi.

Au départ de polymères thermoplastiques et thermodurcissables, le mélange des divers constituants est fait de préférence en deux périodes : une première période dans laquelle les divers constituants sont agités ensemble à température ambiante dans un mélangeur à poudre classique (qui peut être simplement la trémie d'alimentation d'une extrudeuse) et une seconde période dans laquelle ce mélange est homogénéisé par malaxage à chaud dans une extrudeuse à une ou plusieurs vis. A l'issue de ce traitement, les compositions de 1' invention se présentent en général sous la forme de joncs qui sont ensuite découpés en granulés ; ces granulés seront utilisés ultérieurement pour le formage des articles souhaités en opérant dans les appareils classiques de moulage par injection, transfert ou extrusion.Une variante à la technique de mélange en deux périodes définie ci-avant consiste en une introduction différée de la charge dans une zone de l'extrudeuse, située en aval de la zone d'introduction du polymère, ou ce dernier se trouve à l'état fondu (introduction dite en veine fondue).

Au départ de polymères élastomériques, le mélange des divers constituants est fait en général par passage direct de ltensemble des divers constituants dans un mélangeur lent approprié (broyeur lent, mélangeur de type interne, malaxeur à cylindres etc.) porté à la température adéquate.A l'issue de ce traitement, les compositions de 1' invention se présentent en général sous la forme de pattes d'épaisseur variable ; ces pâtes seront utilises ultérieurement pour façonner les compositions à la forme désirée en ayant recours aux techniques usuelles de façonnage des matières élastomériques, par exemple par calandrage ou par moulage. après façonnage des compositions à la forme désirée, on les soumet ensuite à un traitement de vulcanisation.

Dans le cas préféré ou l'on met en oeuvre un agent de couplage, ce dernier peur être incorpore dans le milieu de préparation des compositions selon l'invention de différentes manières o selon une première variante, l'agent de couplage peut entre déposé au préalable sur la charge qui va servir à renforcer le polymère ; selon une seconde variante, l'agent de couplage peut etre déposé au préalable sur le polymère avant l'ajout de la charge ; selon une troisième variante, 1' agent de couplage peut être mélangé directement avec le polymère et la charge.Compte tenu de ce qui précède, l'expression "divers constituants", qui apparaît ci-avant à propos des modes de préparation des compositions selon 1' invention, va signifier : variante 1 : charge minérale prétraitée + polymère ; variante 2 : charge minérale + polymère prétraité ; variante 3 : polymère + charge minérale + agent de couplage.

Le traitement par l'agent de couplage, quand on en utilise un, s effectue habituellement par incorporation directe ou progressive de ce dernier, à l'état pur ou dissout dans un solvant approprié, dans la charge (variante 1), dans le polymère (variante 2) ou dans l'ensemble charge + polymère (variante 3). Dans le cas de la variante 1 notamment, il est possible de traiter la charge par la technique du melange en lit fluidisé ou par la technique employant un mélangeur rapide.

Les compositions polymériques selon 1' invention peuvent être préparées encore en confectionnant un mélange maître, présenté sous forme de granulés ou de pâte à base d'une partie du polymère à renforcer, de charge et éventuellement d'agent de couplage, qui sera mélangé ensuite avant mise en oeuvre avec des granulés ou une pâte du reste du polymère à renforcer.

Une autre méthode encore de préparation des compositions de 1' invention consiste à polymériser les monomères formant le polymère en présence de la charge de renforcement éventuellement traitée, la polymérisation pouvant avoir lieu dans le moule ayant la forme de l'article désiré. Le traitement par l'agent de couplage, s'il a lieu, peut être effectué aussi pendant la polymérisation.

Les compositions polymériques selon l'invention peuvent contenir, en outre, un ou plusieurs additifs comme par exemple des pigments, des stabilisants, des agents de nucléation, des accélérateurs de durcissement et de vulcanisation, des modificateurs de caractéristiques à l'écoulement et des composés destinés à améliorer le fini de surface des articles ou à modifier le comportement des compositions au moulage. Les quantités incorporées de ces additifs ne dépassent pas en général 40 % du poids de la matrice polymérique.

Au départ des polyamides qui sont les polymères particulièrement préférés pour la mise en oeuvre de la présente invention, on peut incorporer, en outre, dans les compositions de 1' invention, dans le but d' améliorer encore leurs proprietés mécaniques à des températures aussi basses que celles allant de OOC à -200C, des composés polymériques consistant dans des copolymères dérivant d'au moins une oléfine et d'au moins un autre monomère copolymérisable et comportant des groupes carboxyles et/ou carboxylates.

Plus précisément on peut faire appel dans ce contexte
à à des copolymères oléfiniques dérivant d'une Ot-oléfine aliphatique
comportant de 2 à 6 atomes de carbone (par exemple : éthylène,
propylène, butène-l, pentène-l, hexène-l) et d'au moins un composé
appartenant à la classe des mono-ou diacides carboxyliques
a, 8 -insaturés comportant de 3 à 8 atomes de carbones (par exemple acide acrylique, acide méthacrylique, acide maléique, acide fumarique, acide itaconique, acide vinylbenzoïque), les esters d'alkyles inférieurs et les anhydrides dérivés de ces acides ; des copolymères qui conviennent bien sont par exemple : les copolymères éthylène-acide acrylique, éthylène-acide méthacrylique, éthylène-acide acryliqueméthacrylate de méthyle ; à des copolymères oléfiniques contenant des groupes carboxyles et/ou carboxylates et dérivant d'éthylène et d'au moins une a-oléfine ayant de 3 à 6 atomes de carbone. Comme oléfine ayant de 3 à 6 atomes de carbone, on utilise de préférence le propylène, cependant une autre a oléfine de ce type, notammment le butène-1, le pentène-1 et l'hexène-l, peut être choisie à la place ou en addition au propylene.

L' introduction des groupes carboxyles et/ou carboxylates peut être faite : soit par copolymérisation directe du mélange éthylène- oléfine ayant de 3 à 6 atomes de carbone avec au moins un compose insaturé appartenant à la classe des diacides carboxyliques a, ss insaturés comportant de 4 à 8 atomes de carbone (acide maléique, acide fumarique, acide itaconique), les esters d'alkyles inférieurs et les anhydrides dérivés de ces acides ; soit par greffage du (ou des) composé(s) acide (s) (acide et/ou dérivé) sur la base oléfinique, induit par ionisation, par hydroperoxydation ou sous l'effet de la chaleur et de la pression.Des copolymères qui conviennent bien sont par exemple : les copolymères éthylène-propylène greffé anhydride maléique, éthylène-propylène greffé acide fumarique ; à des copolymères contenant des groupes carboxyles et/ou carboxylates et dérivant d'éthylène, d'au moins une a-oléfine ayant de 3 à 6 atomes de carbone et d'au moins un diène non conjugué. De préférence on utilise ici à nouveau, comme oléfine ayant de 3 à 6 atomes de carbone le propylène. Le diène non conjugué consiste habituellement dans un diène aliphatique comportant au moins 6 atomes de carbone qui possède une double liaison terminale et une double liaison interne ; de préférence on utilise ici l'hexadiène-1,4.L'introduction des groupes carboxyles et/ou carboxylates est faite en traitant le mélange éthylène- a-oléfine - diène comme indiqué ci-avant dans le cas du
mélange éthylène- a -oléfine. Des copolymeres qui conviennent bien sont
par exemple : les copolymères éthylène-propylene-hexadiène-1g4 greffé
anhydride maléique et éthylène-propylene-hexadiène-1t4 greffé acide
fumarique.

Les copolymères fonctionnalisés appartenant aux types définis ci-avant ont déjà fait l'objet d'une application aurenfort des polyamides ; pour plus de détails à propos de leur définition et de leurs conditions de mise en oeuvre on peut se reporter au brevet français n02.311.814. Les quantités -de copolymères fonctionnalisés à mettre en oeuvre éventuellement représent habituellement 2 % à 60 % du poids du polyamide de base de la composition.

Les compositions de la présente invention sont caractérisées par des propriétés mécaniques qu'on ne pouvait pas obtenir précedemment avec des polymères, notamment des polyamides, renforcés par des matières minérales fibreuses. Pour être plus spécifique, il est possible d'élaborer des polyamides chargés présentant un module de flexion (tel que mesuré dans les conditions définies ci-après) supérieurs à 5700 NPa, une résistance au choc entaillé (telle que mesurée dans les conditions définies ci-après) égale ou supérieure à 4 kJ/m2, une résistance au choc lisse (telle que mesurée dans les conditions définies ci-après) supérieure à 35 kJ/m2 et une température de flexion sous charge (telle que mesurée dans les conditions définies ci-après) supérieure à 1500C.

Les compositions de polyamide de 1' art antérieur chargées par exemple de wollastonite ont un module de flexion qui peut atteindre 6000 Fwa; mais elles présentent généralement une résistance au choc entaillé qui reste inférieure à 4 kJ/m2 et une température de flexion sous charge qui reste inférieure à 1500C.

L'exemple non limitatif suivant montre comment la présente invention peut être mise en oeuvre pratiquement.

EXEMPLE
En opérant dans un mélangeur rapide de la Société Henschel tournant à 1500 tours/mn, on met en contact direct pendant 6 mm à température ambiante
1 l 500g de chrysotile commercialisée par la Société Carey Canadian Mines
Ltd. sous la marque 7 RF9 ayant été calcinée pendant 4 heures dans un
four statique à une température de 8500C et 15g de y-aminopropyltriéthoxysilant commercialise par la Société
Union Carbide sous la marque Silane A 1100.

La charge minérale de renforcement ainsi obtenue sur laquelle a été déposé l'agent de couplage est introduite ensuite dans la veine fondue d'une extrudeuse à double vis de la marque Werner-Pfleiderer, type zSE 30, contenant 3500 g de nylon 6,6 commercialise par la Société Rhône-Poulenc Spécialités Chimiques sous la marque Technyl A 216. Le profil des températures de l'extrudeuse est équilibré dans les conditions de marche régulière comme suivant
- entrée : 2620C ;
- milieu du corps de l'extrudeuse 2700C
- extrémité : 2790C
- filière : 275 C.

La vitesse de rotation des vis est fixée à 200 tours/mn. Le débit de produit extrudé est de l'ordre de 14 kg/heure. L'extrudeuse est équipée d'une filière à 3 trous et on obtient des joncs qui sont ensuite découpés en granulés d'environ 3 mm de longueur et de 1,5 mm de diamètre.

Dans le but de tester les propriétés mécaniques des articles obtenus à partir de pareils granulés, on procède à un certain nombre d'essais dont la nature est indiquée ci-dessous essais de flexion : la résistance et le module en flexion sont mesurés
selon les indicatons de la norme ASTM D 790, et la température de
flexion sous charge (TFSC) est mesurée selon les indications de la
norme ASTM D 648 , essais de choc Charpy . les résistances au choc Charpy sur éprouvettes
entaillées sont mesurées selon les indications de la norme ASTM D 256 ;
les résistances au choc Charpy sur éprouvettes lisses sont mesurées
selon les indications de la norme NF T 51035 ; on opère avec des
éprouvettes conditionnées à EH O (les éprouvettes
sont placées en déssicateur sur silicagel et séchées de nouveau 24
heures à température ambiante sous une pression réduite de 0,67. 102
à 1,33. 102 Pa avant de réaliser les mesures).

Dans le but de préparer les éprouvettes nécessaires à la réalisation de ces essais, on effectue un moulage en introduisant ces granulés dans une presse à injecter de la marque Buhler Rover, type 100
B. Le moule est du type "doigts", chaque doigt correspondant à une éprouvette dont la forme et les dimensions correspondent à celles définies par les normes ASTM et NF T mentionnées précédemment Dans cette presse, la composition de moulage sous forme de granulés est fondue à une température de 2700C à 2800C tandis que le moule est maintenu à une température de 60 C. La pression d'injection est de 750 105 Pa La durée d'un cycle d' injection est de 30 secondes.Les résultats des essais de flexion et de choc sont indiqués dans le tableau 1 suivant
A titre d'essai comparatif (essai A), on a reproduit les marnes opérations que celles décrites ci-avant mais en utilisant cette fois à la place des 1500g de chrysolite calcinée, la même quantité de wollastonite commercialisée par la société Nyco-Processed Minerals Inc. sous la marque 325 Wollastokup G1100-0,5.

Encore à titre d'essai comparatif (essai B), on a reproduit les mêmes opérations que celles décrites ci-avant mais en utilisant cette fois à la place des 1 500g de chrysolite calcinée, la même quantité de sulfate de calcium (CaSoa anhydre) commercialisé par la Société Certain
Teed sous la marque Franklin Fiber.

TABLEAU 1

<tb> EXEMPLE/ <SEP> FLEXION <SEP> CHOC <SEP> CHARPY <SEP> A <SEP> 23 C
<tb> <SEP> ESSAI
<tb> <SEP> Résistance <SEP> Module <SEP> TFSC <SEP> Entaillé <SEP> Lisse
<tb> <SEP> MPa <SEP> MPa <SEP> C <SEP> kJ/m2 <SEP> kJ/m2
<tb> à <SEP> 23 C <SEP> à <SEP> 23 C
<tb> 1 <SEP> 162 <SEP> 5715 <SEP> 174 <SEP> 4 <SEP> 38
<tb> A <SEP> 157 <SEP> 5990 <SEP> 133 <SEP> 3,4 <SEP> 12,3
<tb> <SEP> B <SEP> 136 <SEP> 5720 <SEP> 146 <SEP> 2,9 <SEP> 20
<tb>
Les articles moulés contenant de la chrysotile calcinée (exemple 1) présentent de plus un retrait plus isotropique que celui des articles moulés contenant de la wollastonite (essai A) ou du sulfate de calcium (essai B).

Claims (12)

REVENDICATIONS

1) Compositions faites pour le moulage qui comprennent

(a) un polymère de nature thermoplastique, thermodurcissable ou

élastomérique,

(b) une charge minérale de renforcement

(c) et éventuellement un agent de couplage,

caractérisées en ce que la charge minérale est essentiellement

constituée par un mélange intime de forstérite et de silice tel qu'il

est obtenu par calcination à une température au moins égale à 6500C

d'espèces argileuses appropriees.

2) Compositions selon la revendication 1, caractérisées en ce que les

espèces argileuses soumises à la calcination sont choisies dans le

groupe formé par l1antigorite, la chrysotile, l'amésite, la

cronstedtite, la berthierine ou des mélanges de ces espèces

3) Compositions selon la revendication 2, caractérisées en ce que llon

fait appel à de la chrysotile

4) Compositions selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisées en ce que le - polymère thermoplastique qui est renforcé

est un polyamide.

5) Compositions selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,

caractérisées en ce que le polymère thermodurcissable qui est renforcé

est une résine phénolique ou un polyimide.

6) Compositions selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,

caractérisées en ce que le polymère élastomérique qui est renforcé est

un polychloroprène ou un silicone élastomère.

7) Compositions selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,

caractérisées en ce que l'agent de couplage, quand on choisit d'en

utiliser un, est un composé organosilicique polyfonctionnel comprenant

au moins un groupe alkoxysilane capable de se lier avec la charge

minérale et au moins un groupe capable de se lier avec le polymère.

8) Compositions selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,

caractérisées en ce qu'elles renferment :

. des proportions de charge minérale de renforcement qui représentent

2 à 90 % et de préférence 10 à 60 % du poids de l'ensemble polymère

+ charge minérale de renforcement ,

. des proportions d'agent de couplages quand on choisit d'en utiliser

un, qui représentent 0,3 à 4 % du poids de la charge minérale de

renforcement.

9) Procéde de préparation des compositions selon les revendications 1 à

5, 7 et 8, caractérisé en ce que, au départ de polymères

thermoplastiques et thermodurcissables; le mélange des divers

constituants est fait en deux périodes : une première période dans

laquelle les divers constituants sont agités ensemble à température

ambiante dans un mélangeur à poudre classique et une seconde période

dans laquelle ce mélange est homogénéise par malaxage à chaud dans

une extrudeuse à une ou plusieurs vis.

10) Procédé de préparation des compositions selon les revendications 1 à

3 et 6 à 8, caractérisé en ce que, au départ de polymères

élastomériques, le mélange des divers constituants est fait par

passage direct de l'ensemble des divers constituants dans un

mélangeur lent approprié porté à la température adéquate.

11) A titre de moyen destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'une

quelconque des revendications 9 et 10, la charge minérale de

renforcement telle que définie à l'une des revendications 1 à 3

précédentes sur laquelle a été déposé, au préalable, un agent de

couplage consistant en un composé organosilicique polyfonctionnel

comprenant au moins un groupe alkoxysilane capable de se lier avec la

charge minérale et au moins un groupe capable de se lier avec le

polymère.

12) Objets moulés obtenus à partir des compositions selon l'une

quelconque des revendications 1 à 8.