FR3122659A1 - Compositions a base de polyamides et de fibres de verre et leur utilisation dans le domaine du sanitaire et de l’eau - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne une composition de moulage, comprenant en poids : a) 20 à 60 % d’au moins un polyamide aliphatique à longue chaine présentant un nombre d’atome de carbone par atome d’azote supérieur ou égal à 9, ledit au moins un polyamide présentant une viscosité inhérente en solution inférieure ou égale à 1,3, telle que déterminée selon la norme ISO 307 : 2007 à une température de 20°C. b) 40 à 75% de fibres de verre, et c) 0 à 5% en poids, en poids d’au moins un additif, la somme des proportions de chaque constituant de ladite composition étant égale à 100%, à l’exclusion d’un polyamide amorphe et d’un polyamide microcristallin.
Description
La présente invention concerne des compositions de moulages à base de polyamides et de fibres de verre et leur utilisation dans le domaine du sanitaire, du transport ou de la distribution d’eau, en particulier d’eau potable, à une température inférieure ou égale à 60°C.
Le laiton est un matériau très utilisé dans le domaine du sanitaire, mais cette matière coûte cher. Son utilisation peut également impliquer le relargage de métaux lourds dans l’eau et notamment l’eau potable. Pour ces raisons, le laiton est remplacé par des matériaux plastiques (du type PPSU, PVDF, PA).
Ainsi la demande US 2010/0249307 décrit des compositions de polyamides renforcées avec des fibres de verre pour une utilisation dans le domaine de l’eau potable, ledit polyamide étant un mélange de polyamide aliphatique semi-cristallin et de polyamide transparent amorphe, notamment à base de diamines cycloaliphatiques telles que la 3,3’-diméthyl-4,4’-diamino-dicyclohexyl-méthane (dénommée BMACM, MACM ou B), la p-bis(aminocyclohexyl)-méthane couramment (dénommée PACM ou P) et l’isophorone-diamine (dénommée IPD).
La demande US2010237271 décrit des compositions de polyamides renforcées avec des fibres de verre pour une utilisation dans le domaine de l’eau potable, ledit polyamide étant un mélange de polyamide aliphatique semi-cristallin et de polyamide transparent amorphe choisi parmi B9-36, B9-36/P9-36, 12/BI et 12/BT.
La demande internationale WO 2018/011291 décrit des compositions comprenant un polyamide et un produit de condensation d’un phénol et d’un composé carbonylé.
Aucune de ces demandes ne décrit des compositions de moulages à base de polyamides aliphatiques longues chaines et de fibres de verre ayant des propriétés mécaniques améliorées à des températures inférieures ou égales à 60°C, notamment en terme de résistance en fluage ou de contraintes à la rupture, avant ou après immersion dans de l’eau potable.
La présente invention concerne donc une composition de moulage, comprenant en poids :
a) 20 à 60 %, notamment de 20 à 50%, en particulier 25 à 39,9% d’au moins un polyamide aliphatique à longue chaine présentant un nombre d’atome de carbone par atome d’azote supérieur ou égal à 9, en particulier supérieur ou égal à 10,
ledit au moins un polyamide présentant une viscosité inhérente en solution inférieure ou égale à 1,3, en particulier inférieure ou égale à 1,25, telle que déterminée selon la norme ISO 307 : 2007 à une température de 20°C.
b) 40 à 75% de fibres de verre, notamment de 50 à 75%, en particulier de 60 à 70% de fibres de verre, et
c) 0 à 5% en poids, de préférence 0,1 à 5% en poids d’au moins un additif,
la somme des proportions de chaque constituant de ladite composition étant égale à 100%.
Les Inventeurs ont donc trouvé que la sélection d’au moins un polyamide aliphatique à longue chaîne présentant une viscosité inhérente en solution particulière avec une gamme de fibres de verre particulière permettait de constituer une composition qui après injection présentent des propriétés mécaniques améliorées à des températures inférieures ou égales à 60°C, notamment en terme de résistance en fluage ou de contraintes à la rupture avant ou après immersion dans de l’eau potable.
La viscosité inhérente en solution (iv) est déterminée selon la norme ISO 307:2007 modifiée en
ce que le solvant est le m-crésol plutôt que l’acide sulfurique, et en ce que la concentration est de 0,5% en poids et en ce que la température est de 20°C.
Une composition de moulage selon l’invention est une composition transformée par exemple par injection, injection soufflage, expansion moulage et rotomoulage.
S’agissant du polyamide aliphatique
La composition de moulage comprend de 20 à 60 %, notamment de 20 à 50%, en particulier 25 à 39,9% d’au moins un polyamide aliphatique à longue chaine présentant un nombre d’atome de carbone par atome d’azote supérieur ou égal à 9, en particulier supérieur ou égal à 10.
La nomenclature utilisée pour définir les polyamides est décrite dans la norme ISO 1874-1:2011 "Plastiques - Matériaux polyamides (PA) pour moulage et extrusion - Partie 1 : Désignation", notamment en page 3 (tableaux 1 et 2) et est bien connue de l’homme du métier.
Le polyamide peut être un homopolyamide ou un copolyamide ou un mélange de ceux-ci.
Avantageusement, ledit polyamide est un polyamide ou copolyamide semi-cristallin.
L’expression « semi-cristallin », au sens de l’invention, désigne un (co)polyamide qui présente une température de fusion (Tf) en DSC selon la norme ISO 11357-3 :2013, et une enthalpie de cristallisation lors de l’étape de refroidissement à une vitesse de 20K/min en DSC mesurée selon la norme ISO 11357-3 de 2013 supérieure à 20 J/g, de préférence supérieure à 30 J/g.
Ledit polyamide est issu d’un motif répétitif obtenu par polycondensation :
d’au moins un aminoacide en C9à C18, préférentiellement en C10à C18, plus préférentiellement en C10à C12, ou
d’au moins un lactame en C9à C18, préférentiellement en C10à C18, plus préférentiellement en C10à C12, ou
d’au moins une diamine Ca en C4-C36, préférentiellement C6-C18, préférentiellement C6-C12, plus préférentiellement C10-C12, avec au moins un acide dicarboxylique Cb en C4-C36, préférentiellement C6-C18, préférentiellement C6-C12, plus préférentiellement C10-C12,
ou un mélange de ceux-ci,
à condition que le nombre d’atome de carbone par atome d’azote du motif répétitif soit supérieur ou égal à 9, en particulier supérieur ou égal à 10.
Avantageusement, le polyamide aliphatique à longue chaine est obtenu par polycondensation :
d’au moins un aminoacide en C9à C18, préférentiellement en C10à C18, notamment en C10à C12, ou
d’au moins un lactame en C9à C18, préférentiellement en C10à C18, notamment en C10à C12.
Un aminoacide C9à C18est notamment l'acide 9-aminononanoïque, l'acide 10-aminodécanoïque, l'acide 10-aminoundécanoïque, l'acide 12-aminododécanoïque et l'acide 11-aminoundécanoïque ainsi que ses dérivés, notamment l'acide N-heptyl-11-aminoundécanoïque.
Un lactame en C9à C18est notamment le lauryllactame.
Ladite au moins une diamine Ca en C4-C36peut être en particulier choisi parmi la 1,4-butanediamine, 1,5-pentaméthylènediamine, la 1,6-hexaméthylènediamine la 1,7-heptaméthylèdiamine, la 1,8-octaméthylèdiamine, la 1,9-nonaméthylèdiamine, la 1,10-décaméthylèdiamine, 1,11-undécaméthylèdiamine, la 1,12-dodécaméthylèdiamine, la 1,13-tridécaméthylèdiamine, la 1,14-tétradécaméthylèdiamine, la 1,16-hexadécaméthylèdiamine et la 1,18-octadécaméthylèdiamine, l'octadécènediamine, l'eicosanediamine, la docosanediamine et les diamines obtenues à partir d'acides gras.
Avantageusement, ladite au moins une diamine Ca est en C6-C18et choisi parmi la 1,6-hexaméthylènediamine, la 1,7-heptaméthylèdiamine, la 1,8-octaméthylèdiamine, la 1,9-nonaméthylèdiamine, la 1,10-décaméthylèdiamine, 1,11-undécaméthylèdiamine, la 1,12-dodécaméthylèdiamine, la 1,13-tridécaméthylèdiamine, la 1,14-tétradécaméthylèdiamine, la 1,16-hexadécaméthylèdiamine et la 1,18-octadécaméthylèdiamine.
Ledit au moins un acide dicarboxylique Cb en C4à C36peut être choisi parmi l’acide succinique, l’acide glutarique, l’acide adipique, l’acide subérique, l’acide azélaïque, l’acide sébacique, l’acide undécanedioïque, l’acide dodécanedioïque, l’acide brassylique, l’acide tétradécanedioïque, l’acide pentadécanedioïque, l’acide hexadécanedioïque, l’acide octadécanedioïque, l'octadécènediamine, l'eicosanediamine, la docosanediamine et les diamines obtenues à partir d'acides gras.
Avantageusement, ledit au moins un acide dicarboxylique Cb est en C6à C18et est choisi parmi l’acide adipique, l’acide subérique, l’acide azélaïque, l’acide sébacique, l’acide undécanedioïque, l’acide dodécanedioïque, l’acide brassylique, l’acide tétradécanedioïque, l’acide pentadécanedioïque, l’acide hexadécanedioïque, l’acide octadécanedioïque.
En particulier, le polyamide aliphatique à longue chaîne est choisi parmi :
le polyamide 1010 (PA1010), le polyamide 1012 (PA1012), le polyamide 1212 (PA1012), le polyamide 11 (PA11), le polyamide 12 (PA12), ou un mélange de ceux-ci ou un copolyamide de ceux-ci.
Avantageusement, le polyamide est en particulier le PA11 et le PA12.
Dans un mode de réalisation, ledit polyamide aliphatique à longue chaîne est un mélange de deux polyamides dans une gamme de proportion en poids de 5/95 à 95/5.
Avantageusement, ledit mélange est un mélange de deux polyamides identiques présentant un même nombre d’atome de carbone par atome d’azote mais avec une viscosité inhérente en solution de l’un des deux polyamides supérieure à 1,3 mais à la condition que le mélange respecte la condition de présenter une viscosité inhérente en solution inférieure à ou égale à 1,3, en particulier inférieure ou égale à 1,25.
S’agissant des fibres de verre
Les fibres de verre sont présentes de 40% à 75 %, notamment de 50 à 75%, en particulier de 60 à 70% en poids par rapport au poids total de la composition.
Les fibres de verre peuvent être pleine et/ou creuse, avantageusement elles sont pleines.
Les fibres de verre sont avantageusement courtes.
Les fibres de verre courtes de préférence, présentent une longueur comprise entre 2 et 13 mm, de préférence de 3 à 8mm avant mise en œuvre des compositions.
Avantageusement, les fibres de verres courtes présentent une longueur de fibre comprise de 120 à 350µm.
Cette longueur de fibre comprise de 120 à 350µm est mesurée sur le compound.
Les fibres de verre courtes peuvent être à section circulaire ou non circulaire.
Une fibre à section circulaire est définie comme une fibre présentant en tout point de sa circonférence une distance égale au centre de la fibre et représente donc un cercle parfait ou quasi parfait.
Toute fibre de verre ne présentant pas ce cercle parfait ou quasi parfait est donc défini comme une fibre à section non circulaire.
Des exemples de fibre à section non circulaire, sans être limité à celles-ci, sont les fibres non circulaires, ayant par exemple une forme elliptique, ovale ou en cocon, les fibres en étoile, les fibres en flocon (flake), les fibres plates, les cruciformes, un polygone et un anneau.
La fibre de verre peut être :
- soit à section circulaire de diamètre compris de 4 µm et 25 µm, de préférence de 4 à 15 µm.
- soit à section non circulaire avec un ratio L/D (L représentant la plus grande dimension de la section transverse de la fibre et D la plus petite dimension de la section transverse de ladite fibre) compris de 2 à 8, en particulier de 2 à 4. L et D peuvent être mesurés par microscopie électronique à balayage (MEB).
Avantageusement, les fibres de verre sont circulaires.
S’agissant de l’additif
Le au moins un additif est optionnellement présent de 0 à 5% en poids, en particulier de 0,1 à 5%, par rapport au poids total de la composition.
L’additif est choisi parmi les charges, les colorants, les stabilisants, les plastifiants, les agents tensioactifs, les agents nucléants, les pigments, les azurants, les antioxydants, les lubrifiants, les ignifugeants, les cires naturelles, les additifs pour marquage laser, et leurs mélanges.
A titre d’exemple, le stabilisant peut être un stabilisant UV, un stabilisant organique ou plus généralement une combinaison de stabilisants organiques, tel un antioxydant de type phénol (par exemple du type de celle de l'irganox® 1010 de la société Ciba-BASF).
On ne sortirait pas du cadre de l'invention en utilisant un mélange de plastifiants.
A titre d’exemple, les charges peuvent être choisies parmi le noir de carbone, le talc, les pigments, les oxydes métalliques (oxyde de titane).
S’agissant de la composition de moulage
Dans toute la description, tous les pourcentages de la composition sont indiqués en poids.
La composition de moulage comprend en poids :
a) 20 à 60 %, notamment de 20 à 50%, en particulier 25 à 39,9% d’au moins un polyamide aliphatique à longue chaine présentant un nombre d’atome de carbone par atome d’azote supérieur ou égal à 9, en particulier supérieur ou égal à 10,
ledit au moins un polyamide présentant une viscosité inhérente en solution inférieure ou égale à 1,3, en particulier inférieure ou égale à 1,25, telle que déterminée selon la norme ISO 307 : 2007 à une température de 20°C.
b) 40 à 75% de fibres de verre, notamment de 50 à 75%, en particulier de 60 à 70% de fibres de verre, et
c) 0 à 5% en poids, de préférence 0,1 à 5% en poids d’au moins un additif,
la somme des proportions de chaque constituant de ladite composition étant égale à 100%,
à l’exclusion d’un polyamide amorphe et d’un polyamide microcristallin.
Un polyamide amorphe au sens de l’invention désigne un polyamide transparent amorphe présentant seulement une température de transition vitreuse (pas de température de fusion (Tf)), ou un polyamide très peu cristallin ayant une température de transition vitreuse et un point de fusion tel que l’enthalpie de cristallisation lors de l’étape de refroidissement à une vitesse de 20K/min en analyse calorimétrique différentielle (« Differential Scanning Calorimetry » DSC en anglais) mesurée selon la norme ISO 11357-3 :2013 est inférieure à 20 J/g. La température de transition vitreuse (Tg) mesurée par DSC à une vitesse de chauffe de 20K/min selon la norme ISO 11357-2 :2013 pour ces polyamides est supérieure à 75°C.
Un polyamide microcristallin au sens de l’invention présente une enthalpie de cristallisation lors de l’étape de refroidissement à une vitesse de 20K/min en analyse calorimétrique différentielle (« Differential Scanning Calorimetry » DSC en anglais) mesurée selon la norme ISO 11357-3 :2013 est inférieure à 20 J/g.
Un polyamide microcristallin est donc exclu de ladite composition de moulage.
Un polyamide amorphe est par exemple un polyamide à base d’au moins une diamine cycloaliphatique telle que MACM, PACM, et IPD.
Un polyamide amorphe est donc exclu de ladite composition de moulage.
Un polyamide microcristallin et un polyamide amorphe en mélange sont donc exclus de ladite composition de moulage.
Avantageusement un polyamide autre qu’un polyamide aliphatique, en particulier semi-cristallin est exclu de la composition.
Avantageusement, un produit de condensation d’un phénol et d’un composé carbonylé est exclu de la composition.
Avantageusement un polyamide autre qu’un polyamide aliphatique, en particulier semi-cristallin et un produit de condensation d’un phénol et d’un composé carbonylé sont exclus de la composition.
Dans un mode de réalisation, la composition de moulage est constituée de (en poids) :
a) 20 à 60 %, notamment de 20 à 50%, en particulier 25 à 39,9% d’au moins un polyamide aliphatique à longue chaine présentant un nombre d’atome de carbone par atome d’azote supérieur ou égal à 9, en particulier supérieur ou égal à 10,
ledit au moins un polyamide présentant une viscosité inhérente en solution inférieure ou égale à 1,3, en particulier inférieure ou égale à 1,25, telle que déterminée selon la norme ISO 307 : 2007 à une température de 20°C.
b) 40 à 75% de fibres de verre, notamment de 50 à 75%, en particulier de 60 à 70% de fibres de verre, et
c) 0 à 5% en poids, de préférence 0,1 à 5% en poids d’au moins un additif,
la somme des proportions de chaque constituant de ladite composition étant égale à 100%.
Il est bien évident que lorsque la compostions est « constituée de », les exclusions n’ont plus lieu d’être puisque la composition ne peut contenir que les constituants a), b) et c).
Dans une première variante, la composition de moulage comprend en poids :
a) 20 à 50%, en particulier 25 à 39,9% d’au moins un polyamide aliphatique à longue chaine présentant un nombre d’atome de carbone par atome d’azote supérieur ou égal à 9, en particulier supérieur ou égal à 10,
ledit au moins un polyamide présentant une viscosité inhérente en solution inférieure ou égale à 1,3, en particulier inférieure ou égale à 1,25, telle que déterminée selon la norme ISO 307 : 2007 à une température de 20°C.
b) 50 à 75%, en particulier de 60 à 70% de fibres de verre, et
c) 0 à 5% en poids, de préférence 0,1 à 5% en poids d’au moins un additif,
la somme des proportions de chaque constituant de ladite composition étant égale à 100%,
à l’exclusion d’un polyamide amorphe et d’un polyamide microcristallin.
Dans un mode de réalisation de cette première variante, la composition de moulage comprend en poids :
a) 20 à 49,9%, en particulier 25 à 39,9% d’au moins un polyamide aliphatique à longue chaine présentant un nombre d’atome de carbone par atome d’azote supérieur ou égal à 9, en particulier supérieur ou égal à 10,
ledit au moins un polyamide présentant une viscosité inhérente en solution inférieure ou égale à 1,3, en particulier inférieure ou égale à 1,25, telle que déterminée selon la norme ISO 307 : 2007 à une température de 20°C.
b) 50 à 75%, en particulier de 60 à 70% de fibres de verre, et
c) 0,1 à 5% en poids d’au moins un additif,
la somme des proportions de chaque constituant de ladite composition étant égale à 100%,
à l’exclusion d’un polyamide amorphe et d’un polyamide microcristallin.
Dans un autre mode de réalisation de cette première variante, la composition est constituée de :
a) 20 à 50%, en particulier 25 à 39,9% d’au moins un polyamide aliphatique à longue chaine présentant un nombre d’atome de carbone par atome d’azote supérieur ou égal à 9, en particulier supérieur ou égal à 10,
ledit au moins un polyamide présentant une viscosité inhérente en solution inférieure ou égale à 1,3, en particulier inférieure ou égale à 1,25, telle que déterminée selon la norme ISO 307 : 2007 à une température de 20°C.
b) 50 à 75%, en particulier de 60 à 70% de fibres de verre, et
c) 0 à 5% en poids, de préférence 0,1 à 5% en poids d’au moins un additif,
la somme des proportions de chaque constituant de ladite composition étant égale à 100%.
Dans encore un autre mode de réalisation de cette première variante, la composition est constituée de :
a) 20 à 49,9%, en particulier 25 à 39,9% d’au moins un polyamide aliphatique à longue chaine présentant un nombre d’atome de carbone par atome d’azote supérieur ou égal à 9, en particulier supérieur ou égal à 10,
ledit au moins un polyamide présentant une viscosité inhérente en solution inférieure ou égale à 1,3, en particulier inférieure ou égale à 1,25, telle que déterminée selon la norme ISO 307 : 2007 à une température de 20°C.
b) 50 à 75%, en particulier de 60 à 70% de fibres de verre, et
c) 0,1 à 5% en poids d’au moins un additif,
la somme des proportions de chaque constituant de ladite composition étant égale à 100%.
Dans une seconde variante, la composition de moulage comprend en poids :
a) 25 à 40%, en particulier 25 à 39,9% d’au moins un polyamide aliphatique à longue chaine présentant un nombre d’atome de carbone par atome d’azote supérieur ou égal à 9, en particulier supérieur ou égal à 10,
ledit au moins un polyamide présentant une viscosité inhérente en solution inférieure ou égale à 1,3, en particulier inférieure ou égale à 1,25, telle que déterminée selon la norme ISO 307 : 2007 à une température de 20°C.
b) 60 à 70% de fibres de verre, et
c) 0 à 5% en poids, de préférence 0,1 à 5% en poids d’au moins un additif,
la somme des proportions de chaque constituant de ladite composition étant égale à 100%,
à l’exclusion d’un polyamide amorphe et d’un polyamide microcristallin.
Dans un mode de réalisation de cette seconde variante, la composition de moulage comprend en poids :
a) 25 à 39,9% d’au moins un polyamide aliphatique à longue chaine présentant un nombre d’atome de carbone par atome d’azote supérieur ou égal à 9, en particulier supérieur ou égal à 10,
ledit au moins un polyamide présentant une viscosité inhérente en solution inférieure ou égale à 1,3, en particulier inférieure ou égale à 1,25, telle que déterminée selon la norme ISO 307 : 2007 à une température de 20°C.
b) 60 à 70% de fibres de verre, et
c) 0,1 à 5% en poids d’au moins un additif,
la somme des proportions de chaque constituant de ladite composition étant égale à 100%,
à l’exclusion d’un polyamide amorphe et d’un polyamide microcristallin.
Dans un autre mode de réalisation de cette seconde variante, la composition de moulage est constituée de :
a) 25 à 40%, en particulier 25 à 39,9% d’au moins un polyamide aliphatique à longue chaine présentant un nombre d’atome de carbone par atome d’azote supérieur ou égal à 9, en particulier supérieur ou égal à 10,
ledit au moins un polyamide présentant une viscosité inhérente en solution inférieure ou égale à 1,3, en particulier inférieure ou égale à 1,25, telle que déterminée selon la norme ISO 307 : 2007 à une température de 20°C.
b) 60 à 70% de fibres de verre, et
c) 0 à 5% en poids, de préférence 0,1 à 5% en poids d’au moins un additif,
la somme des proportions de chaque constituant de ladite composition étant égale à 100%.
Dans encore un mode de réalisation de cette seconde variante, la composition de moulage est constituée de :
a) 25 à 39,9% d’au moins un polyamide aliphatique à longue chaine présentant un nombre d’atome de carbone par atome d’azote supérieur ou égal à 9, en particulier supérieur ou égal à 10,
ledit au moins un polyamide présentant une viscosité inhérente en solution inférieure ou égale à 1,3, en particulier inférieure ou égale à 1,25, telle que déterminée selon la norme ISO 307 : 2007 à une température de 20°C.
b) 60 à 70% de fibres de verre, et
c) 0,1 à 5% en poids d’au moins un additif,
la somme des proportions de chaque constituant de ladite composition étant égale à 100%.
Selon un autre aspect, la présente invention concerne l’utilisation d’une composition telle que définie ci-dessus, pour la fabrication d’un article pour le domaine du sanitaire, du transport ou de la distribution d’eau, en particulier d’eau potable, à une température inférieure à 60°C.
Tous les modes de réalisation décrits ci-dessus sont valables pour ce paragraphe « utilisation ».
L’expression « article pour le domaine sanitaire, du transport ou de la distribution d’eau » désigne par exemple tous les articles utilisés dans les pièces d’eau en particulier la salle de bain, la cuisine, la buanderie, les toilettes.... Cet article désigne un élément de robinetterie, un élément de canalisations, d’alimentations, d’évacuations et de raccordements. Cet article peut être un récipient, un conduit, un raccord, un connecteur, un connecteur rapide, une vis, une vanne, un élément de vanne, une valve, un élément de filtre et une pièce de structure.
Le transport ou la distribution d’eau dans la présente invention concerne de l’eau, qu’elle soit potable ou non, à une température inférieure ou ègale à 60°C.
Dans un mode de réalisation, l’article est choisi parmi un récipient, un conduit, un raccord, un connecteur, un connecteur rapide, une vis, une vanne, un élément de vanne, une valve et un élément de filtre et une pièce de structure.
Avantageusement, l’article présente des propriétés mécaniques améliorées par rapport à un article dont la viscosité inhérente en solution est supérieure à 1,3, déterminée à 23°C selon la norme ISO 527 : 2012 sur une éprouvette de type 1A.
Avantageusement, l’article présente des propriétés mécaniques améliorées par rapport à un article dont la viscosité inhérente en solution est supérieure à 1,3, déterminée à 60°C selon la norme ISO 527 : 2012 sur une éprouvette de type 1A.
Avantageusement, l’article présente une tenue au fluage améliorée par rapport à un article dont la viscosité inhérente en solution est supérieure à 1,3, telle que déterminée selon ISO 899-1 :2017 sur une éprouvette de type 1A.
Plus avantageusement, l’article présente des propriétés mécaniques améliorées par rapport à un article dont la viscosité inhérente en solution est supérieure à 1,3, déterminée à 23°C et à 60°C, selon la norme ISO 527 : 2012 sur une éprouvette de type 1A.
Encore plus avantageusement, l’article présente des propriétés mécaniques améliorées par rapport à un article dont la viscosité inhérente en solution est supérieure à 1,3, déterminée à 23°C et à 60°C, selon la norme ISO 527 : 2012 sur une éprouvette de type 1A et une tenue au fluage améliorée par rapport à un article dont la viscosité inhérente en solution est supérieure à 1,3, telle que déterminée selon ISO 899-1 :2017 sur une éprouvette de type 1A.
Avantageusement, l’article est fabriqué par moulage par injection.
Selon encore un autre aspect, la présente invention concerne un article obtenu par moulage par injection avec une composition telle que définie ci-dessus.
EXEMPLES
Préparation des compositions de l’invention et propriétés mécaniques:
Les compositions du tableau 1 ont été préparées par mélange à l’état fondu des granulés de polyamide, avec les fibres de verre et optionnellement les additifs.
Les compositions à base de PA11 et PA12 ont été mises en œuvre par compoundage sur extrudeuse bi-vis co-rotative de diamètre 40 mm avec un profil de température (T°) plat à 250°C. La vitesse de vis est de 300 rpm et le débit de 100 kg/h.
Le polyamide aliphatique semi-cristallin et éventuellement les additifs sont additionnés en trémie principale.
Les compositions ont ensuite été moulées sur presse à injecter (de marque Engel) à une température de consigne de 260°C et une température de moule de 70°C sous forme d’haltères afin d’étudier les propriétés des compositions selon les normes ci-dessous.
Le module de traction a été mesuré à 23°C et 60°C selon la norme ISO 527-1 : 2012 sur des haltères de type 1A.
La contrainte à la rupture a également été mesurée à 23°C et 60°C selon cette même norme ISO 527-1 : 2012. La machine utilisée est de type INSTRON 5966. La vitesse de la traverse a été fixée à 1 mm/min pour la mesure du module et 5mm/min pour la mesure de la contrainte.
La tenue au fluage a été testée sur des éprouvettes de type A, à 60°C sous contrainte constante selon la norme ISO899-1 :2017.
Les échantillons ont été testés, soit secs, soit après immersion dans l’eau potable à 90°C.
Les résultats sont présentés au tableau 2.
| E1 | E2 | E3 | E4 | E5 | E6 | CE1 | CE2 | |
| PA11 – iv m-cresol = 1.07 |
34 | |||||||
| PA11 – iv m-cresol = 1.18 |
34 | 28 | 34 | 49 | ||||
| PA11 – iv m-cresol = 1.41 |
6 | 34 | 49 | |||||
| PA12 – Iv m-cresol = 1.22 |
34 | |||||||
| Fibre de verre CSG-3PA820 | 65 | |||||||
| Fibre de verre FoodContact™ 295-10 | 65 | 65 | 65 | 65 | 50 | 65 | 50 | |
| Licowax® E | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| Stéarate de calcium | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| Irganox® 1010 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
E = composition selon l’invention
CE = contre-exemple
La fibre de verre FoodContact™ 295-10 (à section circulaire de diamètre 10µm) est commercialisée par la société Owens Corning.
La fibre de verre CSG3PA820 (à section non circulaire de section 7x28 µm) est commercialisée par la société Nitto Boseki.
Les PA11 et PA12 sont produits par la demanderesse.
Le stéarate de calcium est commercialisé par la société Greven.
Le licowax® E est commercialisé par la société Clariant.
L’irganox® 1010 est commercialisé par BASF.
| E1 | E2 | E3 | E4 | E5 | E6 | CE1 | CE2 | |
| Module de traction (GPa) – avant immersion – état sec – 23°C | 19.5 | 18.9 | 18.4 | 19 | 19.7 | 12.9 | 18.3 | 12.5 |
| Contrainte rupture (MPa) – avant immersion – état sec – 23°C | 196 | 190 | 179 | 192 | 182 | 185 | 162 | 169 |
| Module de traction (GPa) – avant immersion – état sec – 60°C | 11.3 | 11.1 | 11 | 11.3 | 12.6 | 7.2 | 10.3 | 6.8 |
| Contrainte rupture (MPa) – avant immersion – état sec – 60°C | 145 | 143 | 135 | 146 | 140 | 139 | 116 | 125 |
| Contrainte rupture à 60°C (MPa) – après 500h d’immersion dans l’eau potable à 90°C | 115 | 111 | - | 113 | 110 | 103 | 93 | 92 |
| Contrainte rupture à 60°C (MPa) – après 1000h d’immersion dans l’eau potable à 90°C | 111 | 108 | - | 112 | 107 | 102 | 93 | 90 |
| Contrainte rupture à 60°C (MPa) – après 2000h d’immersion dans l’eau potable à 90°C | 105 | 99 | - | 106 | 101 | 101 | 88 | 89 |
| Fluage à 60°C, sous 100 MPa Temps à la rupture (Etat sec) |
> 100h | > 100h | > 100h | > 100h | > 100h | - | 26h | - |
| Fluage à 60°C en immersion, sous 70 MPa Temps à la rupture (après 1000h d’immersion dans l’eau potable) |
> 100h | > 100h | > 100h | > 100h | > 100h | - | 19h | - |
| Fluage à 60°C, sous 90 MPa Temps à la rupture (Etat sec) |
- | - | - | - | - | > 100h | - | 40h |
La composition E6 selon l’invention présente des propriétés mécaniques très nettement améliorées par rapport à CE2, déterminées à 23 et 60°C à l’état sec et après immersion dans l’eau potable à 90°C. La résistance au fluage à 60°C est également nettement améliorée par rapport à une formulation composée d’une matrice polyamide ayant une viscosité inhérente > 1.3
Claims (16)
- Composition de moulage, comprenant en poids :
a) 20 à 60 %, notamment de 20 à 50%, en particulier 25 à 39,9% d’au moins un polyamide aliphatique à longue chaine présentant un nombre d’atome de carbone par atome d’azote supérieur ou égal à 9, en particulier supérieur ou égal à 10,
ledit au moins un polyamide présentant une viscosité inhérente en solution inférieure ou égale à 1,3, en particulier inférieure ou égale à 1,25, telle que déterminée selon la norme ISO 307 : 2007 à une température de 20°C.
b) 40 à 75% de fibres de verre, notamment de 50 à 75%, en particulier de 60 à 70% de fibres de verre, et
c) 0 à 5% en poids, de préférence 0,1 à 5% en poids d’au moins un additif,
la somme des proportions de chaque constituant de ladite composition étant égale à 100%,
à l’exclusion d’un polyamide amorphe et d’un polyamide microcristallin. - Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que au moins deux polyamides aliphatiques à longue chaine sont présents dans la composition.
- Composition selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les fibres de verre sont des fibres de verre à section circulaire.
- Composition selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les fibres de verre sont des fibres de verre courtes, en particulier présentant une longueur de fibre comprise de 120 à 350µm.
- Composition selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que polyamide aliphatique à longue chaine est obtenu par polycondensation :
d’au moins un aminoacide en C9à C18, préférentiellement en C10à C18, notamment en C10à C12, ou
d’au moins un lactame en C9à C18, préférentiellement en C10à C18, notamment en C10à C12, ou d’au moins une diamine aliphatique Ca en d’au moins une diamine Ca en C4-C36, préférentiellement C6-C18, préférentiellement C6-C12, plus préférentiellement C10-C12, avec au moins un acide dicarboxylique Cb en C4-C36, préférentiellement C6-C18, préférentiellement C6-C12, plus préférentiellement C10-C12, ou un mélange de ceux-ci. - Composition selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le polyamide aliphatique à longue chaine est obtenu par polycondensation :
d’au moins un aminoacide en C9à C18, préférentiellement en C10à C18, notamment en C10à C12, ou
d’au moins un lactame en C9à C18, préférentiellement en C10à C18, notamment en C10à C12. - Composition selon l’une des revendication 1 à 6, caractérisée en ce que ledit polyamide à longue chaine est choisi parmi les PA1010, PA1012, PA1212, PA11 et le PA 12, en particulier le PA11 et le PA 12.
- Composition selon l’une des revendication 1 à 7, caractérisée en ce que ledit polyamide à longue chaine est choisi parmi le PA11 et le PA 12.
- Composition selon l’une des revendication 1 à 8, caractérisée en ce que ledit au moins un additif est choisi parmi les charges, les colorants, les stabilisants, les plastifiants, les agents tensioactifs, les agents nucléants, les pigments, les azurants, les antioxydants, les lubrifiants, les ignifugeants, les cires naturelles, les additifs pour marquage laser, et leurs mélanges.
- Utilisation d’une composition telle que définie dans l’une des revendications 1 à 9, pour la fabrication d’un article pour le domaine du sanitaire, du transport ou de la distribution d’eau, en particulier d’eau potable, à une température inférieure ou égale à 60°C.
- Utilisation d’une composition selon la revendication 10, caractérisée en ce que l’article est choisi parmi un récipient, un conduit, un raccord, un connecteur, un connecteur rapide, une vis, une vanne, un élément de vanne, une valve et un élément de filtre et une pièce de structure.
- Utilisation d’une composition selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que l’article présente des propriétés mécaniques améliorées par rapport à un article dont la viscosité inhérente en solution est supérieure à 1,3, déterminée à 23°C selon la norme ISO 527 : 2012 sur une éprouvette de type 1A.
- Utilisation d’une composition selon l’une des revendications 10 à 12, caractérisée en ce que l’article présente des propriétés mécaniques améliorées par rapport à un article dont la viscosité inhérente en solution est supérieure à 1,3, déterminée à 60°C selon la norme ISO 527 : 2012 sur une éprouvette de type 1A.
- Utilisation d’une composition selon l’une des revendications 10 à 13, caractérisée en ce que l’article présente une tenue au fluage améliorée par rapport à un article dont la viscosité inhérente en solution est supérieure à 1,3, telle que déterminée selon ISO307 :2007
- Utilisation selon l’une des revendications 10 à 14, caractérisée en ce que l’article est fabriqué par moulage par injection.
- Article obtenu par moulage par injection avec une composition telle que définie dans l’une des revendications 1 à 9.
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