FR3140629A1 - COMPOSITE COMPRISING A PLASTISOL MATRIX AND AN ADHESION PROMOTER - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un composite à base d’au moins un élément de renfort textile noyé dans une matrice à base de polychlorure de vinyle, d’un plastifiant, d’un stabilisant thermique et d’une résine phénol-aldéhyde à base : d’au moins un polyphénol aromatique comprenant au moins un noyau aromatique trivalent porteur d’au moins une fonction hydroxyle et d’un groupe comprenant une fonction choisie parmi une fonction hydroxyle et une fonction méthoxy, et d’au moins un agent durcisseur.The invention relates to a composite based on at least one textile reinforcing element embedded in a matrix based on polyvinyl chloride, a plasticizer, a thermal stabilizer and a phenol-aldehyde resin based on: d at least one aromatic polyphenol comprising at least one trivalent aromatic ring carrying at least one hydroxyl function and a group comprising a function chosen from a hydroxyl function and a methoxy function, and at least one hardening agent.
Description
La présente invention est relative au domaine des composites à base d’un plastisol et d’un élément textile ainsi qu’aux produits comprenant de tels composites.The present invention relates to the field of composites based on a plastisol and a textile element as well as to products comprising such composites.
Les plastisols sont des pâtes obtenues à partir d’une dispersion colloïdale d’une résine sous forme de poudre dans un plastifiant liquide. Ces pâtes sont gélifiées par cuisson et utilisées dans de nombreuses applications telles que l’enduction de tissus, la fabrication de corps creux ou le revêtement de surfaces métalliques. L’adhésion du plastisol sur son support, notamment les supports textiles, est une caractéristique importante pour la durée de vie des articles qui le mettent en œuvre.Plastisols are pastes obtained from a colloidal dispersion of a resin in powder form in a liquid plasticizer. These pastes are gelled by cooking and used in numerous applications such as the coating of fabrics, the manufacture of hollow bodies or the coating of metal surfaces. The adhesion of plastisol to its support, particularly textile supports, is an important characteristic for the lifespan of the articles using it.
Plusieurs promoteurs d’adhésion ont été proposés de manière à améliorer l’adhésion d’une matrice à base d’un plastisol de PVC (polychlorure de vinyle) sur des éléments textiles.Several adhesion promoters have been proposed in order to improve the adhesion of a matrix based on a PVC (polyvinyl chloride) plastisol on textile elements.
Le document FR 2 304 464 décrit une bande de renforcement comprenant une multiplicité de filaments textiles parallèles noyés dans un plastisol de polychlorure de vinyle comprenant un liant destiné à améliorer l’adhésion sur les filaments en formant une résine de condensation contenant du formaldéhyde, en particulier l’association de résorcinol et d’hexaméthylène-tétramine (HMT).Document FR 2 304 464 describes a reinforcing strip comprising a multiplicity of parallel textile filaments embedded in a polyvinyl chloride plastisol comprising a binder intended to improve adhesion to the filaments by forming a condensation resin containing formaldehyde, in particular the combination of resorcinol and hexamethylene tetramine (HMT).
Le document US 4,623,686 décrit un plastisol PVC comprenant des polyisocyanates dans le but de limiter l’augmentation de la viscosité tout en assurant une adhésion correcte sur des éléments textiles tels que des polyamides ou des polyesters. Le document WO2016/137738 propose pour sa part d’utiliser un mélange d’un isocyanurate et d’un organophosphate.Document US 4,623,686 describes a PVC plastisol comprising polyisocyanates with the aim of limiting the increase in viscosity while ensuring correct adhesion to textile elements such as polyamides or polyesters. Document WO2016/137738 proposes using a mixture of an isocyanurate and an organophosphate.
Une autre solution pour améliorer l’adhésion d’éléments textiles à une matrice à base d’un plastisol de PVC consiste à utiliser une couche de liaison, par exemple une colle appliquée sur une ou les surfaces de contact, et de nombreuses formulations de colles ont été proposées. Néanmoins, cette solution implique des étapes supplémentaires de badigeonnage de la (ou des) surface(s), ainsi que de prendre en compte les dynamiques spécifiques de réticulation des colles et de gélification du plastisol.Another solution for improving the adhesion of textile elements to a matrix based on a PVC plastisol consists of using a bonding layer, for example an adhesive applied to one or more contact surfaces, and numerous formulations of adhesives were proposed. However, this solution involves additional steps of painting the surface(s), as well as taking into account the specific dynamics of glue crosslinking and plastisol gelling.
Poursuivant ses recherches, la demanderesse a découvert qu’une résine à base d’un accepteur de méthylène spécifique et d’un durcisseur permettait d’améliorer les performances en adhésion, sans impacter la stabilité du plastisol, permettant ainsi une mise en œuvre facilitée de ce dernier pour former des composites, et favorisant la diminution des problématiques Hygiène, Sécurité et Environnement connues sur les matières premières constitutives de la résine. Le composite de l’invention, qui permet de mettre en œuvre des composés biosourcés, contribue à réduire la pression sur les ressources fossiles.Continuing its research, the applicant discovered that a resin based on a specific methylene acceptor and a hardener made it possible to improve adhesion performance, without impacting the stability of the plastisol, thus allowing easier implementation of the latter to form composites, and promoting the reduction of Hygiene, Safety and Environment issues known to the raw materials constituting the resin. The composite of the invention, which makes it possible to use biosourced compounds, helps to reduce pressure on fossil resources.
L’invention concerne un composite à base d’au moins un élément de renfort textile noyé dans une matrice à base de polychlorure de vinyle (PVC), d’un plastifiant, d’un stabilisant thermique et d’une résine phénol-aldéhyde à base :The invention relates to a composite based on at least one textile reinforcing element embedded in a matrix based on polyvinyl chloride (PVC), a plasticizer, a thermal stabilizer and a phenol-aldehyde resin with base :
d’au moins un polyphénol aromatique comprenant au moins un noyau aromatique trivalent porteur d’au moins une fonction hydroxyle et d’un groupe comprenant une fonction choisie parmi une fonction hydroxyle et une fonction méthoxy, etat least one aromatic polyphenol comprising at least one trivalent aromatic nucleus carrying at least one hydroxyl function and a group comprising a function chosen from a hydroxyl function and a methoxy function, and
d’au moins un agent durcisseur.at least one hardening agent.
DéfinitionsDefinitions
Dans la présente, sauf indication expresse différente, tous les pourcentages (%) indiqués sont des pourcentages (%) en masse.Herein, unless expressly stated otherwise, all percentages (%) shown are percentages (%) by mass.
Par l'expression "composition à base de", il faut entendre une composition comportant le mélange et/ou le produit de réaction in situ des différents constituants utilisés, certains de ces constituants pouvant réagir et/ou étant destinés à réagir entre eux, au moins partiellement, lors des différentes phases de fabrication de la composition ; la composition pouvant ainsi être à l’état totalement ou partiellement gélifié ou à l’état non-gélifié.By the expression "composition based on", is meant a composition comprising the mixture and/or the in situ reaction product of the different constituents used, some of these constituents being able to react and/or being intended to react with each other, at least less partially, during the different phases of manufacturing the composition; the composition can thus be in a totally or partially gelled state or in a non-gelled state.
D'autre part, tout intervalle de valeurs désigné par l'expression "entre a et b" représente le domaine de valeurs allant de plus de a à moins de b (c’est-à-dire bornes a et b exclues) tandis que tout intervalle de valeurs désigné par l'expression "de a à b" signifie le domaine de valeurs allant de a jusqu'à b (c’est-à-dire incluant les bornes strictes a et b). Dans la présente, lorsqu’on désigne un intervalle de valeurs par l’expression "de a à b", on désigne également et préférentiellement l’intervalle représenté par l’expression "entre a et b".On the other hand, any interval of values designated by the expression "between a and b" represents the range of values going from more than a to less than b (that is to say limits a and b excluded) while any interval of values designated by the expression "from a to b" means the range of values going from a to b (that is to say including the strict limits a and b). In the present document, when we designate an interval of values by the expression "from a to b", we also and preferentially designate the interval represented by the expression "between a and b".
Les composés comprenant du carbone mentionnés dans la description peuvent être d'origine fossile ou biosourcés. Dans ce dernier cas, ils peuvent être, partiellement ou totalement, issus de la biomasse ou obtenus à partir de matières premières renouvelables issues de la biomasse. Sont concernés notamment les polymères, les plastifiants, les charges, etc.The compounds comprising carbon mentioned in the description may be of fossil or biosourced origin. In the latter case, they can be, partially or totally, derived from biomass or obtained from renewable raw materials derived from biomass. This concerns in particular polymers, plasticizers, fillers, etc.
Matrice PVCPVC matrix
Le composite selon l’invention est à base d’une matrice à base de polychlorure de vinyle, d’un plastifiant, d’un stabilisant thermique et d’une résine phénol-aldéhyde.The composite according to the invention is based on a matrix based on polyvinyl chloride, a plasticizer, a thermal stabilizer and a phenol-aldehyde resin.
La matrice à base de PVC et d’un plastifiant est connue de l’homme du métier sous la dénomination de « plastisol », qui est une pâte obtenue par dispersion colloïdale d'une résine synthétique poudreuse, en l’espèce une poudre de PVC, dans un plastifiant liquide.The matrix based on PVC and a plasticizer is known to those skilled in the art under the name “plastisol”, which is a paste obtained by colloidal dispersion of a powdery synthetic resin, in this case a PVC powder. , in a liquid plasticizer.
Le plastifiant a principalement pour rôle d’améliorer la souplesse et la résistance au choc et au froid du PVC en diminuant les interactions entre les chaînes de polymère et en abaissant la température de transition vitreuse (Tg). Cette dernière, d’une valeur comprise entre 75 et 85°C pour un PVC rigide, peut atteindre -40°C pour un PVC souple. L’ajout de plastifiant, qui peut représenter jusqu’à 50% de la masse finale du matériau, permet d’améliorer son allongement à la rupture.The main role of the plasticizer is to improve the flexibility and resistance to impact and cold of PVC by reducing the interactions between the polymer chains and lowering the glass transition temperature (Tg). The latter, with a value between 75 and 85°C for rigid PVC, can reach -40°C for flexible PVC. The addition of plasticizer, which can represent up to 50% of the final mass of the material, makes it possible to improve its elongation at break.
Ce type de plastification est donc souvent privilégié par les industriels. Ainsi, lors de la plastification externe, le plastifiant s’insère entre les chaînes de polymères et joue un rôle de « solvant ». Le plastifiant et le polymère sont alors liés par des interactions électrostatiques de type Van der Waals. Ces interactions s’effectuent entre les atomes de chlore du PVC et les groupements électrophiles des plastifiants, et leur intensité dépend notamment de la polarité du plastifiant.This type of lamination is therefore often favored by manufacturers. Thus, during external plasticization, the plasticizer is inserted between the polymer chains and plays a “solvent” role. The plasticizer and the polymer are then linked by Van der Waals type electrostatic interactions. These interactions take place between the chlorine atoms of PVC and the electrophilic groups of the plasticizers, and their intensity depends in particular on the polarity of the plasticizer.
Le plastifiant peut être tout plastifiant couramment utilisé dans le domaine des plastisols et est préférentiellement choisi parmi les phtalates, les esters d’acides aliphatiques dicarboxyliques, les époxydes et les phosphates.The plasticizer can be any plasticizer commonly used in the field of plastisols and is preferably chosen from phthalates, aliphatic dicarboxylic acid esters, epoxides and phosphates.
La matrice à base de polychlorure de vinyle du composite selon l’invention comprend également un stabilisant thermique.The polyvinyl chloride-based matrix of the composite according to the invention also comprises a thermal stabilizer.
Le rôle des stabilisants thermiques est de fixer les chlorures d’hydrogène libérés lors de la déshydrochloruration, une réaction auto-catalytique due à la chaleur, la lumière et à l’oxygène. Ainsi, les stabilisants permettent d’éviter les réactions secondaires lors la mise en œuvre du PVC, mais également d’augmenter sa stabilité thermique.The role of thermal stabilizers is to fix the hydrogen chlorides released during dehydrochlorination, an auto-catalytic reaction due to heat, light and oxygen. Thus, stabilizers make it possible to avoid secondary reactions when using PVC, but also to increase its thermal stability.
Le stabilisant thermique peut être tout stabilisant thermique couramment employé dans le domaine des plastisols, et est préférentiellement choisi parmi les stabilisants à base de plomb, les stabilisants à base d’étain ou de mélanges calcium/zinc ou calcium/stabilisants organiques, préférentiellement parmi les stabilisants à base d’étain ou de mélanges calcium/zinc ou calcium/stabilisants organiques.The thermal stabilizer can be any thermal stabilizer commonly used in the field of plastisols, and is preferably chosen from stabilizers based on lead, stabilizers based on tin or calcium/zinc or calcium/organic stabilizers mixtures, preferably among stabilizers based on tin or calcium/zinc or calcium/organic stabilizers mixtures.
Polyphénol aromatiqueAromatic polyphenol
La matrice à base de PVC du composite selon l’invention comprend une résine phénol-aldéhyde à base d’au moins un polyphénol aromatique comprenant au moins un noyau aromatique trivalent porteur d’au moins une fonction hydroxyle et d’un groupe comprenant une fonction choisie parmi une fonction hydroxyle et une fonction méthoxy, et d’un agent durcisseur.The PVC-based matrix of the composite according to the invention comprises a phenol-aldehyde resin based on at least one aromatic polyphenol comprising at least one trivalent aromatic nucleus carrying at least one hydroxyl function and a group comprising a function chosen from a hydroxyl function and a methoxy function, and a hardening agent.
Par l'expression « résine phénol-aldéhyde à base de », il faut bien entendu comprendre une résine comportant le mélange et/ou le produit de la réaction entre les différents constituants de base utilisés pour la condensation finale de cette résine, de préférence uniquement le produit de la réaction entre les différents constituants de base utilisés pour cette résine, certains d’entre eux pouvant être destinés à réagir ou susceptibles de réagir entre eux ou avec leur environnement chimique proche, au moins en partie, lors des différentes phases du procédé de fabrication de la composition, des composites ou d’un article comprenant cette composition ou ces composites, en particulier au cours d’une étape de cuisson. Ainsi les constituants de base sont les réactifs destinés à réagir ensemble lors de la condensation finale de la résine et ne sont pas des réactifs destinés à réagir ensemble pour former ces constituants de base.By the expression “phenol-aldehyde resin based on”, we must of course understand a resin comprising the mixture and/or the product of the reaction between the different basic constituents used for the final condensation of this resin, preferably only the product of the reaction between the different basic constituents used for this resin, some of them being intended to react or capable of reacting with each other or with their close chemical environment, at least in part, during the different phases of the process manufacturing the composition, composites or an article comprising this composition or these composites, in particular during a cooking step. Thus the basic constituents are the reagents intended to react together during the final condensation of the resin and are not reagents intended to react together to form these basic constituents.
Dans un arrangement préféré, le polyphénol aromatique est un composé lignine.In a preferred arrangement, the aromatic polyphenol is a lignin compound.
Dans un autre arrangement préféré, le polyphénol aromatique est porteur de trois fonctions hydroxyle en position méta l’une par rapport à l’autre, les deux positions ortho d’au moins une des fonctions hydroxyle étant non substituées. Dans cet arrangement préféré, le polyphénol aromatique est de préférence le phloroglucinol.In another preferred arrangement, the aromatic polyphenol carries three hydroxyl functions in the meta position relative to each other, the two ortho positions of at least one of the hydroxyl functions being unsubstituted. In this preferred arrangement, the aromatic polyphenol is preferably phloroglucinol.
DurcisseurHardener
La matrice à base de PVC du composite selon l’invention comprend une résine phénol-aldéhyde à base d’au moins un polyphénol aromatique et d’un agent durcisseur.The PVC-based matrix of the composite according to the invention comprises a phenol-aldehyde resin based on at least one aromatic polyphenol and a hardening agent.
De manière préférée, la teneur en agent durcisseur dans la matrice à base de PVC va de 0,5 à 15% par rapport au poids de PVC, de manière préférée de 0,5 à 5% par rapport au poids de PVC.Preferably, the content of hardening agent in the PVC-based matrix ranges from 0.5 to 15% relative to the weight of PVC, preferably from 0.5 to 5% relative to the weight of PVC.
Comme agent durcisseur peut convenir tout durcisseur apte à réticuler le composé polyphénol aromatique mise en œuvre dans la matrice PVC du composite selon l’invention. En particulier, l’agent durcisseur peut être choisi parmi les composés aldéhydes.As a hardening agent, any hardener capable of crosslinking the aromatic polyphenol compound used in the PVC matrix of the composite according to the invention may be suitable. In particular, the hardening agent can be chosen from aldehyde compounds.
De manière préférée, l’agent durcisseur est un composé aldéhyde, par exemple un composé tel que le 5-(hydroxyméthyl)furfural, ou un composé dialdéhyde aromatique. Un tel composé aldéhyde est très avantageux car il permet d’éviter la production de formaldéhyde contrairement aux donneurs de méthylène classiques. Un dialdéhyde aromatique est un composé comprenant au moins un noyau aromatique, ce noyau aromatique portant au moins deux fonctions aldéhyde.Preferably, the hardening agent is an aldehyde compound, for example a compound such as 5-(hydroxymethyl)furfural, or an aromatic dialdehyde compound. Such an aldehyde compound is very advantageous because it avoids the production of formaldehyde unlike conventional methylene donors. An aromatic dialdehyde is a compound comprising at least one aromatic nucleus, this aromatic nucleus carrying at least two aldehyde functions.
Dans un arrangement préféré, le composé dialdéhyde aromatique est un aldéhyde de formule A :
(A)In a preferred arrangement, the aromatic dialdehyde compound is an aldehyde of formula A:
(HAS)
dans laquelle X comprend N, S ou O et R représente –CHO.in which X includes N, S or O and R represents –CHO.
Selon un mode de réalisation préférentiel, X représente O. Le composé dialdéhyde aromatique est alors de formule Bb:
(Bb)According to a preferred embodiment, X represents O. The aromatic dialdehyde compound then has the formula Bb:
(Bb)
Dans ce mode de réalisation, le composé dialdéhyde aromatique est préférentiellement le 2,5-furanedicarboxaldéhyde.In this embodiment, the aromatic dialdehyde compound is preferably 2,5-furanedicarboxaldehyde.
Dans un autre mode de réalisation préférentiel, X comprend N. Dans une variante de ce mode de réalisation, X représente NH. Le composé dialdéhyde aromatique est alors de formule Ca:
(Ca)In another preferred embodiment, X comprises N. In a variant of this embodiment, X represents NH. The aromatic dialdehyde compound then has the formula Ca:
(That)
De manière préférée, dans cette variante, le composé dialdéhyde aromatique est le 2,5-1H-pyrroledicarboxaldéhyde.Preferably, in this variant, the aromatic dialdehyde compound is 2,5-1H-pyrroledicarboxaldehyde.
Dans une autre variante de ce mode de réalisation, X représente NR1 avec R1 représentant un radical choisi dans le groupe constitué par les radicaux alkyle, aryle arylalkyle, alkylaryle, cycloalkyle. Le composé dialdéhyde aromatique est alors de formule Cb:
(Cb)In another variant of this embodiment, The aromatic dialdehyde compound then has the formula Cb:
(Cb)
Dans un autre mode de réalisation préférentiel, X comprend S. Dans une variante de ce mode de réalisation, X représente S et le composé dialdéhyde aromatique est alors de formule Da:
(Da)In another preferred embodiment, X comprises S. In a variant of this embodiment, X represents S and the aromatic dialdehyde compound is then of formula Da:
(Da)
De manière préférée, dans cette variante, le composé dialdéhyde aromatique est le 2,5-thiophènedicarboxaldéhyde.Preferably, in this variant, the aromatic dialdehyde compound is 2,5-thiophenedicarboxaldehyde.
Dans une autre variante de ce mode de réalisation, X représente SR2 avec R2 représentant un radical choisi dans le groupe constitué par les radicaux alkyle, aryle arylalkyle, alkylaryle, cycloalkyle. Le composé dialdéhyde aromatique est alors de formule Db:
(Db)In another variant of this embodiment, The aromatic dialdehyde compound then has the formula Db:
(Db)
Dans une autre variante de ce mode de réalisation, X représente R3-S-R2 avec R2, R3 représentant chacun indépendamment l’un de l’autre un radical choisi dans le groupe constitué par les radicaux alkyle, aryle arylalkyle, alkylaryle, cycloalkyle. Le composé dialdéhyde aromatique est alors de formule Dc :
(Dc)In another variant of this embodiment, The aromatic dialdehyde compound then has the formula Dc:
(DC)
Dans une autre variante de ce mode de réalisation, X représente S=O. Le composé dialdéhyde aromatique est alors de formule Dd:
(Dd)In another variation of this embodiment, X represents S=O. The aromatic dialdehyde compound then has the formula Dd:
(Dd)
Dans une autre variante de ce mode de réalisation, X représente O=S=O. Le composé dialdéhyde aromatique est alors de formule De:
(De)In another variation of this embodiment, X represents O=S=O. The aromatic dialdehyde compound then has the formula De:
(Of)
Parmi les différents modes de réalisation décrits ci-dessus, on préfèrera les modes de réalisation et les variantes dans lesquels X représente NH, S ou O. Dans ces modes de réalisation et variantes, on aura préférentiellement R, qui représente le groupe -CHO, en position 5 et le groupe –CHO en position 2 sur le noyau aromatique.Among the different embodiments described above, we will prefer the embodiments and variants in which X represents NH, S or O. In these embodiments and variants, we will preferentially have R, which represents the group -CHO, in position 5 and the –CHO group in position 2 on the aromatic ring.
De manière préférée, les deux positions méta d’au moins une fonction aldéhyde de l’agent durcisseur sont non substituées.Preferably, the two meta positions of at least one aldehyde function of the hardening agent are unsubstituted.
Très préférentiellement, l’aldéhyde aromatique est choisi dans le groupe constitué par le 1,4-benzène-dicarboxaldéhyde, le 1,3-benzène-dicarboxaldéhyde, le 2,5-furanedicarboxaldéhyde et les mélanges de ces composés, et très préférentiellement le 1,4-benzène-dicarboxaldéhyde.Very preferably, the aromatic aldehyde is chosen from the group consisting of 1,4-benzene-dicarboxaldehyde, 1,3-benzene-dicarboxaldehyde, 2,5-furanedicarboxaldehyde and mixtures of these compounds, and very preferably 1 ,4-benzene-dicarboxaldehyde.
De manière préférée, l’agent durcisseur est choisi parmi un carbamide, le 5-(hydroxyméthyl)furfural, le 1,4-benzène-dicarboxaldéhyde et le 1,3-benzène-dicarboxaldéhyde, préférentiellement choisi parmi le 1,4-benzène-dicarboxaldéhyde et le 1,3-benzène-dicarboxaldéhyde.Preferably, the hardening agent is chosen from a carbamide, 5-(hydroxymethyl)furfural, 1,4-benzene-dicarboxaldehyde and 1,3-benzene-dicarboxaldehyde, preferably chosen from 1,4-benzene- dicarboxaldehyde and 1,3-benzene-dicarboxaldehyde.
AdditifsAdditives
La matrice à base de PVC du composite selon l’invention peut également comporter également tout ou partie des additifs et agents de mise en œuvre usuels, connus de l’homme de l’art et habituellement utilisés dans les compositions de plastisols, comme par exemple des pigments ou des agents de protection.The PVC-based matrix of the composite according to the invention may also include all or part of the usual additives and processing agents, known to those skilled in the art and usually used in plastisol compositions, such as for example pigments or protective agents.
De manière préférée, la matrice à base de PVC du composite selon l’invention ne comprend pas de composés isocyanates ou en comprend moins de 5% poids par rapport au poids de PVC, de préférence moins de 2% poids, de manière préférée moins de 1% poids et très préférentiellement mois de 0,5% poids.Preferably, the PVC-based matrix of the composite according to the invention does not comprise isocyanate compounds or comprises less than 5% by weight relative to the weight of PVC, preferably less than 2% by weight, preferably less than 1% by weight and very preferably less than 0.5% by weight.
Élément de renfortReinforcement element
Le composite selon l’invention comprend au moins un élément de renfort textile. Un élément de renfort textile est réalisé dans un matériau organique, notamment polymérique, ou inorganique, comme par exemple le verre, le quartz, le basalte ou le carbone.The composite according to the invention comprises at least one textile reinforcing element. A textile reinforcing element is made from an organic material, in particular polymeric, or inorganic, such as for example glass, quartz, basalt or carbon.
L’élément de renfort textile peut être filaire, c’est-à-dire présenter une longueur au moins 10 fois plus grande que la plus grande dimension de sa section, quelle que soit la forme de cette dernière : circulaire, elliptique, oblongue, polygonale, notamment rectangulaire ou carrée ou ovale. Dans le cas d’une section rectangulaire, l’élément de renfort textile présente la forme d’une bande.The textile reinforcing element can be wire, that is to say have a length at least 10 times greater than the largest dimension of its section, whatever the shape of the latter: circular, elliptical, oblong, polygonal, in particular rectangular or square or oval. In the case of a rectangular section, the textile reinforcing element has the shape of a strip.
L’élément de renfort textile peut également être sous forme d’un film, c’est-à-dire qu’il s’étend selon deux directions principales et présente une épaisseur très faible par rapport à chacune de ses autres dimensions principales, au moins 100 fois inférieure, de préférence au moins 1000 fois inférieure.The textile reinforcing element can also be in the form of a film, that is to say it extends in two main directions and has a very small thickness compared to each of its other main dimensions, at least at least 100 times lower, preferably at least 1000 times lower.
L’élément de renfort textile peut être un monofilament élémentaire textile. Ce monofilament élémentaire textile est obtenu, par exemple, par filage au fondu, filage en solution ou filage de gel. Chaque monofilament élémentaire textile est réalisé dans un matériau organique, notamment polymérique, ou inorganique, comme par exemple le verre, le quartz, le basalte ou le carbone. Les matériaux polymériques peuvent être du type thermoplastique, comme par exemple les polyamides aliphatiques, notamment les polyamides 6-6, et les polyesters, notamment le polyéthylène téréphthalate. Les matériaux polymériques peuvent être du type non thermoplastique, comme par exemple les polyamides aromatiques, notamment l’aramide, et la cellulose, naturelle comme artificielle, notamment la rayonne. Chaque monofilament élémentaire textile présente de préférence une section sensiblement circulaire présentant un diamètre allant par exemple de 2 µm à 100 µm.The textile reinforcing element may be an elementary textile monofilament. This elementary textile monofilament is obtained, for example, by melt spinning, solution spinning or gel spinning. Each elementary textile monofilament is made of an organic material, in particular polymeric, or inorganic, such as for example glass, quartz, basalt or carbon. The polymeric materials can be of the thermoplastic type, such as for example aliphatic polyamides, in particular polyamides 6-6, and polyesters, in particular polyethylene terephthalate. The polymeric materials can be of the non-thermoplastic type, such as for example aromatic polyamides, in particular aramid, and cellulose, natural or artificial, in particular rayon. Each elementary textile monofilament preferably has a substantially circular section having a diameter ranging for example from 2 µm to 100 µm.
L’élément de renfort textile peut être un assemblage de plusieurs monofilaments élémentaires textiles tels que définis ci-dessus, également appelé brin. Un brin comprend de préférence plus de 10 monofilaments élémentaires textiles, de préférence plus de 100 monofilaments élémentaires textiles et plus préférentiellement plus de 500 monofilaments élémentaires textiles.The textile reinforcing element may be an assembly of several elementary textile monofilaments as defined above, also called strand. A strand preferably comprises more than 10 elementary textile monofilaments, preferably more than 100 elementary textile monofilaments and more preferably more than 500 elementary textile monofilaments.
L’élément de renfort textile peut également être un assemblage de plusieurs brins tels que définis ci-dessus.The textile reinforcing element can also be an assembly of several strands as defined above.
L’élément de renfort textile est préférentiellement de type polyester, avantageusement de type polyéthylène téréphtalate, polyamide, verre, carbone, quartz ou basalte.The textile reinforcing element is preferably of the polyester type, advantageously of the polyethylene terephthalate, polyamide, glass, carbon, quartz or basalt type.
Selon un mode de réalisation préféré, le composite selon l’invention comprend une multiplicité d’éléments de renforcement tels que définis ci-dessus agencés côte à côte selon une direction principale.According to a preferred embodiment, the composite according to the invention comprises a multiplicity of reinforcing elements as defined above arranged side by side in a main direction.
Selon un autre mode de réalisation préféré, le composite comprend plusieurs fibres assemblées en tricot ou en tissus.According to another preferred embodiment, the composite comprises several fibers assembled into knitted fabric or fabrics.
Par tricot, on entend un assemblage d’éléments de renfort textile tels que définis ci-dessus et comprenant des mailles formées par un ou plusieurs de ces éléments de renfort textile. Chaque maille comprend une boucle entrelacée avec une autre boucle. On peut mentionner par exemple les tricots de contexture jersey ou à côte anglaise pour les tricots à mailles cueillies et les tricots de contexture charmeuse ou atlas pour les tricots à mailles jetées.By knitting, we mean an assembly of textile reinforcing elements as defined above and comprising stitches formed by one or more of these textile reinforcing elements. Each stitch includes a loop interwoven with another loop. We can mention, for example, jersey or English rib texture knits for picked-stitch knits and charmeuse or atlas texture knits for warp-stitch knits.
Par tissu, on entend un assemblage d’éléments de renfort textiles soit de manière ordonnée, dans laquelle une première famille d’éléments de renfort, appelés éléments de chaine, sensiblement parallèles entre eux et s’étendant selon une première direction principale, et une deuxième famille d’éléments de renfort, appelés éléments de trame, sensiblement parallèles entre eux et s’étendant selon une deuxième direction principale sont assemblées entre elle, les éléments de chaine passant successivement au-dessus et en dessous des éléments de trame selon un motif définissant l’armure du tissu, soit de manière désordonnée, ou aléatoire, de manière à former un tissu intissé.By fabric, we mean an assembly of textile reinforcing elements either in an ordered manner, in which a first family of reinforcing elements, called chain elements, substantially parallel to each other and extending in a first main direction, and a second family of reinforcing elements, called weft elements, substantially parallel to each other and extending in a second main direction are assembled together, the warp elements passing successively above and below the weft elements in a pattern defining the weave of the fabric, either in a disorderly or random manner, so as to form a non-woven fabric.
Dans un mode de réalisation préféré, qui peut être associé à toute configuration d’élément de renfort décrite auparavant, l’élément de renfort est constitué d’au moins deux matériaux différents (élément dit « hybride ») choisis parmi un matériau organique, notamment polymérique, ou inorganique, comme par exemple le verre, le quartz, le basalte ou le carbone.In a preferred embodiment, which can be associated with any reinforcing element configuration described above, the reinforcing element is made up of at least two different materials (so-called “hybrid” element) chosen from an organic material, in particular polymeric, or inorganic, such as glass, quartz, basalt or carbon.
Produit renforcéReinforced product
L’invention a également pour objet un produit renforcé comprenant au moins un composite selon l’invention ou un article semi-fini selon l’invention.The invention also relates to a reinforced product comprising at least one composite according to the invention or a semi-finished article according to the invention.
Le produit renforcé est préférentiellement un produit comprenant au moins un composite selon l’invention noyé dans une matrice de composition de caoutchouc.The reinforced product is preferably a product comprising at least one composite according to the invention embedded in a rubber composition matrix.
Ladite matrice de composition de caoutchouc est à base d'au moins un élastomère, diénique ou non diénique (par exemple thermoplastique). Il s’agit de préférence d’une composition du type réticulée ou réticulable c’est-à-dire qu’elle comprend alors un système de réticulation, notamment un système de vulcanisation, adapté pour permettre la réticulation de la composition lors de sa cuisson, ou de la cuisson du produit fini dans lequel le composite est incorporé.Said rubber composition matrix is based on at least one diene or non-diene elastomer (for example thermoplastic). It is preferably a composition of the crosslinked or crosslinkable type, that is to say it then comprises a crosslinking system, in particular a vulcanization system, adapted to allow the crosslinking of the composition during its cooking. , or cooking the finished product in which the composite is incorporated.
Un tel produit renforcé peut être notamment, et de manière non limitative, choisi parmi les bandes transporteuses, les courroies de transmission, les chenilles, les bandages pour roue pneumatique ou non pneumatique.Such a reinforced product can be in particular, and in a non-limiting manner, chosen from conveyor belts, transmission belts, tracks, tires for pneumatic or non-pneumatic wheels.
Par bandage pneumatique, on entend un bandage pour roue rendu apte à supporter une charge du fait de sa mise sous pression par un gaz, en général de l’air. Par bandage non pneumatique, on entend un bandage pour roue apte à supporter une charge par un moyen autre que sa mise sous pression, par exemple par l’intermédiaire de haubans.By pneumatic tire we mean a tire for a wheel made capable of supporting a load due to its being put under pressure by a gas, generally air. By non-pneumatic tire we mean a tire for a wheel capable of supporting a load by a means other than putting it under pressure, for example by means of stays.
Procédé de fabricationManufacturing process
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un composite selon l’invention comprenant au moins les étapes de :The invention also relates to a method of manufacturing a composite according to the invention comprising at least the steps of:
Mélange du polyphénol aromatique avec une partie du plastifiant suffisante pour solubiliser ledit polyphénol aromatique à une température comprise entre 100°C et 150°C ;Mixture of the aromatic polyphenol with a portion of the plasticizer sufficient to solubilize said aromatic polyphenol at a temperature between 100°C and 150°C;
Mélange de la poudre de polychlorure de vinyle avec une fraction du plastifiant de manière à obtenir une pâte homogène ;Mixing the polyvinyl chloride powder with a fraction of the plasticizer to obtain a homogeneous paste;
Ajout du stabilisant thermique et du reste du plastifiant à la pâte de polychlorure de vinyle ;Adding the thermal stabilizer and the rest of the plasticizer to the polyvinyl chloride paste;
Incorporation du polyphénol aromatique solubilisé à la pâte de polychlorure de vinyle à température ambiante ;Incorporation of solubilized aromatic polyphenol into polyvinyl chloride paste at room temperature;
Incorporation de l’agent durcisseur à la pâte de polychlorure de vinyle à température ambiante.Incorporation of the hardening agent into the polyvinyl chloride paste at room temperature.
Préparation des compositionsPreparation of compositions
Chaque composition présentée dans le tableau 1 est préparée en mélangeant les composants à faible vitesse, dans un blender équipé d’un pétrin, à température ambiante jusqu’à obtention d’une pâte homogène.Each composition presented in Table 1 is prepared by mixing the components at low speed, in a blender equipped with a kneader, at room temperature until a homogeneous dough is obtained.
La poudre de PVC est d’abord introduite dans le blender, puis une faible quantité de plastifiant liquide est mélangée à la poudre jusqu’à obtention d’une pâte homogène. Enfin, le reste de plastifiant et le stabilisant thermique sont introduits.The PVC powder is first introduced into the blender, then a small quantity of liquid plasticizer is mixed with the powder until a homogeneous paste is obtained. Finally, the rest of the plasticizer and the thermal stabilizer are introduced.
Une partie du plastifiant est utilisée afin de solubiliser le résorcinol ou le phloroglucinol à 130°C, avant introduction dans le mélange de plastisol précédemment décrit. L’agent durcisseur est introduit en dernier dans la composition.Part of the plasticizer is used to solubilize the resorcinol or phloroglucinol at 130°C, before introduction into the plastisol mixture previously described. The hardening agent is introduced last into the composition.
Le mélange de plastisol est ensuite conservé, dans un récipient hermétique, à température ambiante pendant 24 h avant de préparer les éprouvettes de test.The plastisol mixture is then stored, in an airtight container, at room temperature for 24 hours before preparing the test specimens.
Mesure de la viscositéViscosity measurement
A l’issue de la préparation des différentes compositions, on mesure la viscosité juste après la préparation (viscosité « à 0 jour ») et après 14 jours.At the end of the preparation of the different compositions, the viscosity is measured just after preparation (“0 day” viscosity) and after 14 days.
La viscosité est mesurée en utilisant un viscosimètre du type Viscosimètre Brookfield / Mobil N°62 / LV-02 à l’aide du protocole suivant : on transvase l’échantillon dans la chambre thermostatée jusqu’à environ 150 mL (graduation bécher intérieur) en évitant la formation de bulles d’air. On laisse l’échantillon se réguler à la température de mesure de 23°C pendant le temps indiqué soit 1 à 20 minutes selon la température de départ de la composition. De manière connue de l’Homme du métier, on sélectionne la vitesse, par exemple 10 rpm ou 30 rpm, et on met le mobile en rotation, on attend que l’axe soit stabilisé (1 minute) avant de faire la première lecture et on lit le résultat sur l’affichage digital (viscosité en cP).The viscosity is measured using a viscometer of the Brookfield / Mobil Viscometer type N°62 / LV-02 using the following protocol: the sample is transferred into the thermostatic chamber up to approximately 150 mL (inner beaker graduation) in avoiding the formation of air bubbles. The sample is allowed to adjust to the measurement temperature of 23°C for the indicated time, i.e. 1 to 20 minutes depending on the starting temperature of the composition. In a manner known to those skilled in the art, we select the speed, for example 10 rpm or 30 rpm, and we put the mobile into rotation, we wait until the axis is stabilized (1 minute) before taking the first reading and we read the result on the digital display (viscosity in cP).
Préparation des éprouvettesPreparation of test specimens
Un filé PET constitué de 8 brins de 1100 dTex est attaché de part et d’autre d’un moule constitué de deux parties, chaque partie comprenant une cavité en forme de demi-cylindre, et est maintenu sous une faible tension grâce un poids et des vis, sans altérer la torsion du filé.A PET yarn made up of 8 strands of 1100 dTex is attached to either side of a mold made up of two parts, each part comprising a cavity in the shape of a half-cylinder, and is held under low tension thanks to a weight and screws, without altering the twist of the yarn.
Les deux parties du moule sont chauffées séparément à 160°C. La composition testée est ensuite déposée dans chacune des cavités demi-cylindriques. Le moule est laissé ouvert pendant 5 min à 160°C, ce qui permet une pré-gélification. Le moule est ensuite fermé et pressé à 200kN pendant 20 minutes de manière à constituer une éprouvette cylindrique, le filé traversant le cylindre selon l’axe de ce dernier. Une fois le mélange gélifié, le moule est refroidi à température ambiante avant de sortir les éprouvettes du moule. Les éprouvettes sont stockées à température ambiante pendant au moins 24 h avant d’être testées.The two parts of the mold are heated separately to 160°C. The tested composition is then deposited in each of the half-cylindrical cavities. The mold is left open for 5 min at 160°C, which allows pre-gelling. The mold is then closed and pressed at 200kN for 20 minutes to form a cylindrical test piece, the yarn passing through the cylinder along the axis of the latter. Once the mixture has gelled, the mold is cooled to room temperature before removing the test pieces from the mold. The test pieces are stored at room temperature for at least 24 hours before being tested.
Mesure des forces d’arrachementMeasurement of pull-out forces
Pour mesurer la force d’arrachement du filé hors de la composition, on tractionne le filé PET hors du bloc cylindrique, à l'aide d'une machine de traction selon la méthode décrite dans la norme ASTM D 2229-02. La vitesse de traction est de 250 mm/min. On caractérise ainsi l'adhésion de la composition au renfort par la force nécessaire pour arracher le renfort hors de l'éprouvette, à une température de 23°C.To measure the pull force of the yarn from the composition, the PET yarn is pulled out of the cylindrical block, using a traction machine according to the method described in standard ASTM D 2229-02. The traction speed is 250 mm/min. The adhesion of the composition to the reinforcement is thus characterized by the force necessary to tear the reinforcement out of the test piece, at a temperature of 23°C.
(1) PVC de Vinnolit, « P 4472 »(1) Vinnolit PVC, “P 4472”
(2) plastifiant de type phtalate, « Reofos » de la société Lanxess(2) phthalate type plasticizer, “Reofos” from the company Lanxess
(3) stabilisant thermique pour PVC, « AKCROSTAB LZB6159 » de la société Valtris(3) thermal stabilizer for PVC, “AKCROSTAB LZB6159” from the company Valtris
(4) dispersion d’Hexamine dans une paraffine chlorée de la société PolyBlend UK(4) dispersion of Hexamine in chlorinated paraffin from the company PolyBlend UK
(5) Resorcinol (CAS n°108-46-3) de Sigma Aldrich(5) Resorcinol (CAS n°108-46-3) from Sigma Aldrich
(6) Phloroglucinol (CAS n°108-73-6) de Sigma Aldrich(6) Phloroglucinol (CAS n°108-73-6) from Sigma Aldrich
(7) Téréphtalaldéhyde (CAS n°623-27-8) de Sigma Aldrich(7) Terephthalaldehyde (CAS n°623-27-8) from Sigma Aldrich
Les compositions conformes à l’invention présentent des performances d’adhésion améliorées ainsi qu’une faible évolutivité dans le temps.The compositions in accordance with the invention have improved adhesion performance as well as low scalability over time.
Claims (15)
- d’au moins un polyphénol aromatique comprenant au moins un noyau aromatique trivalent porteur d’au moins une fonction hydroxyle et d’un groupe comprenant une fonction choisie parmi une fonction hydroxyle et une fonction méthoxy, et
- d’au moins un agent durcisseur.
- at least one aromatic polyphenol comprising at least one trivalent aromatic nucleus carrying at least one hydroxyl function and a group comprising a function chosen from a hydroxyl function and a methoxy function, and
- of at least one hardening agent.
- Mélange du polyphénol aromatique avec une partie du plastifiant suffisante pour solubiliser ledit polyphénol aromatique à une température comprise entre 100°C et 150°C ;
- Mélange de la poudre de polychlorure de vinyle avec une fraction du plastifiant de manière à obtenir une pâte homogène ;
- Ajout du stabilisant thermique et du reste du plastifiant à la pâte de polychlorure de vinyle ;
- Incorporation du polyphénol aromatique solubilisé à la pâte de polychlorure de vinyle à température ambiante ;
- Incorporation de l’agent durcisseur à la pâte de polychlorure de vinyle à température ambiante ;
- Noyage d’au moins un élément de renfort textile.
- Mixture of the aromatic polyphenol with a portion of the plasticizer sufficient to solubilize said aromatic polyphenol at a temperature between 100°C and 150°C;
- Mixing the polyvinyl chloride powder with a fraction of the plasticizer to obtain a homogeneous paste;
- Adding the thermal stabilizer and the rest of the plasticizer to the polyvinyl chloride paste;
- Incorporation of solubilized aromatic polyphenol into polyvinyl chloride paste at room temperature;
- Incorporation of the hardening agent into the polyvinyl chloride paste at room temperature;
- Embedding of at least one textile reinforcing element.
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- 2022-10-07 FR FR2210304A patent/FR3140629A1/en active Pending
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- 2023-10-03 WO PCT/EP2023/077309 patent/WO2024074480A1/en unknown
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Also Published As
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