LU81755A1 - Melanges-maitres pour moulage de polyamide allege - Google Patents

Description

il

MELANGES-MAITRES POUR MOULAGE DE POLYAMIDE ALLEGE

La présente invention, concerne des compositions à base de polyamide destinées à l’obtention d’objets moulés allégés.

On connaît déjà d’après 'le brevet français 2 304 456 des granulés cons-titués par un polycondensat sous forme de poudre^,un liant de point de fu-5 sion 70 - 100° C compatible avec le polycondensat et un colorant ou un composé modifiant le polycondensat, fusible dans ce polycondensat.

Toutefois, si l’on veut modifier la structure du polycondensat par exemple par adjonction d’agent porogène, on est confronté à des problèmes d’incorporation dudit agent. Plusieurs techniques peuvent être 10 mises en oeuvre qui présentent chacune des inconvénients. On peut préparer j la composition dans un mélangeur lent puis granuler le mélange obtenu.

On est alors conduit à utiliser un agent porogène dont la température de décomposition est supérieure à celle nécessaire pour granuler le polycondensat : le choix de l’agent porogène susceptible de convenir est de ce fait j5 très limité.

On peut aussi préparer par divers moyens connus le simple mélange de poudre d’agent porogène et de polycondensat. La très faible quantité d’agent porogène ainsi que sa structure conduisent inévitablement ! à une mauvaise répartition se traduisant par l’irrégularité de la structure j v 20 soit * l’intérieur d’une même pièce, soit entre les diverses pièces obtenues t lors d’une fabrication en série.

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I II a été trouvé que l’on obtient des résultats particulière- 1 ment intéressants en préparant un mélange maître présenté sous forme de j j granulés qui sera mélangé avant mise en oeuvre avec des granulés du poly- ;! 25 amide a transformer.

j· Ces granulés constitués par au moins 40 % en poids du poly- ! amide à transformer, sont caractérisés en ce qu’ils contiennent jusqu'à j ! 50 % en poids d’un agent porogène et de 10 à 20 % en poids d'un liant fM&Cj i ble ayant un point de fusion compris entre 70 et 100° C compatible avec le ' polyamide.

! La presente invention concerne tous les polyamides qui sont | transformables par injection ou moulage, et qui sont obtenus par polycondensa- 5 tien de diacides et . diamines ou par homopolycondensation d'aminoacides ou encore par polymérisation de lactames : polyhexaméthylàne adipamide, polycaprolactami polyhexaméthylëne sëbacamide, polyundécanamide polylauryllactame, polyhexamé-thylène azelamide, polyhexaméthylëne dodicanediamide. Les copolyamides ainsi que les mélanges de polyamide peuvent aussi convenir. On utilise généralement 8 » ^ 10 pour des raisons d'homogénëïté le même polyamide dans la préparation du mélan* ge-maître que celui de la composition globale.

Le mélange-maître est avantageusement utilisé a des taux compris entre 0,05 et 5 % par rapport à la composition finale.

Mais ce taux peut être dépassé sans nuire à l’invention.

15 Tous les composés organiques utilisés couramment comme agents porogènes et ayant un point de décomposition supérieur à 100° C peuvent convenir. Ces composés sont décrits, entre autre, dans Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Vol 2 p. 535 à 560, Editions Interscience Publishers Le liant fusible est avantageusement un liant polymère du type 20 polyester à bas point de fusion. Il peut aussi être constitué d'un mélange de liant polymère et de cire par exemple d'acide stéarique ou d'esters saponifiés des acides montaniques ayant de 26 à 32 atomes de carbone. Le poly-

Isébacate d'éthylène glycol conduit à de bons résultats car il agglomère suffisamment les granulés pour que ceux-ci soient aisément manipulables sans ! 25 risque d'effritement conduisant à des poussières mais il se délite aisément J dans une boudineuse permettant une homogénéisation aisée avec les granulés de polyamide.

Les granulés de polyamide peuvent contenir un certain pourcentage de fibres de verre permettant d'obtenir des articles conformes renforcés 130 Des taux allant jusqu'à 50 % en poids du granulé sont convenables.

Par contre, les granulés de mélange-maître ne doivent pas contenir de fibres de verre car lors de la préparation du mélange-maître ces fibres -de verre seraient plus ou moins pulvérisées.

- On peut incorporer cependant dans le mélange-maître des charge 35 ou divers autres agents modificateurs. De même les granulés de polyamide pet * vent, outre les fibres de verre, contenir divers agents modificateurs.

On utilise de préférence comme agents modificateurs des pigmei | et adjuvants dispersables dans la masse à mouler ou à injecter, en proportjhj 1:..

.

Sont considérés comme adjuvants au sens de la présente invention les agents de stabilisation à la lumière ou â la chaleur, les agents de cristallisation ou de nucléation qui améliorent la régularité de cristallisation du polyamide mis en oeuvre, les agents matifiants éventuellement traités en surface, les 5 ignifugeants, les charges.

Les granulés ou pastilles selon la présente invention peuvent être obtenus de la manière suivante :

Le ou les polyamides à conformer et servant de support aux gra-. ; nulés sont mis sous forme de poudre plus ou moins fine par tout procédé connu. 10 Généralement la granulométrie est comprise entre 50 et 400 microns. Le ou les polyamides, le liant fusible et l’agent porogêne ainsi que, éventuellement les autres adjuvants tels que charges .... sont mélangés à sec et densifiés sur turbomélangeurs pendant une durée de 2 à 15 minutes environ, la température de la masse en fin d’opération devant être supérieure au point de fusion du 15 liant. On peut opérer à température ambiante, l’échauffement dû à l'agitation et à la friction des poudres étant, suffisant pour élever la température de la masse par autoëchauffement. On peut aussi opérer à chaud par exemple à la température de fusion du liant fusible qui se liquéfie et enrobe le mélange,

La durée du mélange est fonction des conditions thermiques et peut varier de 20 2 à 3 minutes si on opère à chaud ä 15 minutes environ si l'élévation de tem pérature est produite par autoëchauffement.

Cette opération de densification permet de donner déjà une certaine cohésion aux poudres introduites grâce à la présence de l'agent fusible Celui-ci est utilisé en proportion de 10 à 20 % par rapport à l'ensemble du 25 mélange-maître. On peut dépasser les 20 % mais il risque de se produire une agglomération complète du mélange. Des quantités plus faibles que 10 % peuvent aussi être utilisées mais on a trouvé que les meilleurs résultats étaient obtenus par emploi de 10 â 20 % de liant.

Différents types de turbo-mélangeurs du commerce sont utilisa-30 blés , tels que par exemple les types HENSCHEL, DIOSNA ou PAPEÎ5MEIER.

Le mélange densifié ainsi obtenu est mis ensuite sous forme de granulés ou pastilles sur des granulateurs classiques du commerce, par exemple sur granulateur type G de HUTT (marque du commerce).

Le produit doit être introduit à chaud dans Xe granulateur au 35 minimum à 50° C, les rouleaux de granulation étant maintenus a une tempéra ture égale ou légèrement supérieure au point de fusion du liant fusible/?/ t ~Ί ! ι i: j # II On laisse les granules refroidir E la sortie de l'appareil et .3 m - |i ils acquièrent alors une dureté suffisante pour pouvoir être manipulés sans l risque d’effrittement.

i.

Le produit densifié peut aussi être pastillé E chaud ou E froid j 5 avec tous types de pastilleuse du commerce. On obtient des pastilles ayant } ! aussi une dureté suffisante pour pouvoir être manipulées sans risque d'effrit- ! „ tement.

!

Les avantages du mélange-maître selon l’invention sont impor- i * » tants î « jq On peut disposer d'un mélange-maître contenant sous une forme I concentrée et de manipulation aisée, une quantité importante d’agent porogène.

j Selon le taux d'expansion du produit conformé désiré on pourra régler facile- I ment la quantité de mélange-maître à incorporer dans le mélange.

!' Cette incorporation faite généralement à l'entrée de la boudi— ! 15 neuse conduira à un produit conformé dont la régularité de l’expansion était 13 j difficile sinon impossible E atteindre avec les procédés classiques de mélange j De plus, le fait de disposer de granulés de mélange-maître facilement fusibles dès l’introduction dans la boudineuse permet d’. augmenter encore l'homogénéisation du produit qui sera injecté.

20 Les exemples suivants illustrent l’invention et mettent en j valeur cette régularité EXEMPLE 1 i] On introduit dans un mélangeur rapide de 6 litres, de marque ! commerciale HENSCHEL : 25 1 500 g. de poudre de polyhexamethylène adipamide ayant une ! granulométrie moyenne de 300 microns 1 500 g. d’agent porogène ä base d'ester isopropylique d'acide < azodicarboxylique (marque commerciale CELOGEN HT 550) ' qui se décompose à 230 - 260° C.

30 450 g. de polysêbacate d'éthylène glycol ayant un point de fusion voisin de 73° C.

Après 5 minutes de rotation a 3000 t/mn, la température de la poudre monte E 75 - 80e C. On obtient une poudre densifiée qui, encore chaude, est granulée sur un granulateur à engrenage du type G de. HUTT. On obtient des granulés/ 35 ayant un diamètre d'environ 3 mm et une longueur de 3 à 5 mm. f ! t i

Les granules obtenus ont une très bonne cohésion et une dureté suffisante pour servir à l’alimentation d'une extrudeuse ou d’une presse à injecter en mélange avec d'autres granulés de polyhexaméthylène diamine.

EXEMPLE 2 5 On opère comme a l'Exemple 1, avec : 1 500 g. de poudre de polyhexaméthylène diamine 750 g. du même agent porogêne * 750 g. de carbonate de calcium 450 g. du même polysibacate d'éthylène glycol 10 On obtient des résultats équivalents au point de vue présentation et propriétés physiques des granulés.

EXEMPLE 3

On prépare un mélange direct de poudre, sans opérer selon le procédé selon l’invention avec une composition contenant : 15 0,5 % de l’agent porogêne indiqué plus haut 69,695 % de polyhexaméthylène adipamide 29,655 7a de fibre de verre 0,15 % de polysëbacate d’éthylène glycol Ce mélange de poudre bien homogénéisée dans un mélangeur lent est introduit 20 dans la trémie d’une extrudeuse monovis a transfert, ayant un diamètre de vis de 60 mm et une longueur de 120 cm, et ayant une capacité de transfert de 4000 cm3.

Les différentes zones de chauffage de 1’extrudeuse sont réglée! aux températures suivantes : 230° C , 260° C , 280° C , 280° C , 270° C

25 270e C et 280° C. La force de fermeture du moule qui est constitué de 2 em preintes , une haute et une basse, est de 70 tonnes et le temps de refroidissement de 5 mn. On obtient des pièces ayant un taux d’expansion de 30 Z envi· ron; On pèse les pièdes des huit premières opérations de moulage.

On obtient les résultats suivants : 30 : N° D’OPERATION 1 2 3 4 5 6 7 8 Moyenne : I POIDS EN GRAMMES_\ I Pièce 1 1421 1405 1402 1402 1423 1431 1433 1429 1418 [ : Pièce 2 1320 1327 1330 1335 1348 1340 1366 1361 1341 y ; TOTAL 1 + 2 2741 .2732 2732 2737 2771 2771 2799' 2790 2759 / f\ ο IOn constate : - Pour chaque série de pièces un écart maximum de 3! g pour la pièce 1, soit 2,2 Z ; de 46 g pour la pièce 2, soit 3,4 % ; et de 67 g soit 2,4 7, pour la somme des 2 pièces correspondant â une injection.

5 - Une tendance à une augmentation de poids des pièces selon leur ordre d’in jection, les pièces les plus légères étant obtenues en début d'injection. Cette tendance pourrait traduire un phénomène de séparation des poudres, la poudre d'agent porogène plus fine ayant tendance à décanter et à se séparer du mélange homogénéisé.

10 EXEMPLE 4

On prépare un mélange-maître comme indiqué à l'exemple 1, et on mélange 1,15 7. en poids de ce mélange-maître et 89,85 Z de granulés de polyhexamëthylène diamine chargé à 30 % de fibre de verre. La composition finale a donc la meme composition que celle de l'exemple 3.

15 Ou prépare des pièces comme indiqué â l'exemple 3 et on pèse les pièces des huit premières opérations de moulage; on obtient les résultats suivants : :Ne D'OPERATION ! , 1 2 3 4 5 6 7 8 Moyenne ;POIDS EN GRAMMES | 20 :Piêce 1 1400 1380 1385 1392 1401 1387 1402 1390 1392 : ÎPiëce 2 1290 1300. 1300 1292 1288 1295 1287 1293 1293 ; •.TOTAL 1 + 2 2690 2680 2685 2684 2689 2682 2689 2683 2685

On constate : h - Pour chaque série de pièces un écart maximum de 22 g pour la pièce 1 soit 25 1,56 % , de 13 g pour la pièce 2 soit 1 % et de 10 g soit 0,37 Z pour la somme des 2 pièces correspondant à une injection.

1 - Une absence de dérive du poids de chaque injection dans un sens ou dans ur autre donc une régularité très améliorée (environ 6 fois) par rapport à une technique classique telle que décrite à l'exemple 3 : 0,37 % au lieu de 2,4 il i;

Claims (1)

1. 9 * φ 1/ Granulés ou pastilles constitués par au moins 40 % en poids de polyamide, caractérisés en ce qu'ils contiennent jusqu'à 50 % en poids d!un agent porogène et de 10 à 20 % en poids d'un liant fusible ayant un point de fusion compris entre 70 et 100e C compatible avec le polyamide. 2/ Granulés et pastilles selon la revendication 1, caractérisés en x ’ * ce que le liant est le polysébacate d'éthylène glycol. 3/ Procédé pour l'obtention de granulés et pastilles selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend : a) la densification d'une mélange de poudres constitué par . au moins 40 % en poids de polyamide . jusqu'à 50 % en poids d'un agent porogène organique . de 10 à 20 % en poids d'un liant fusible ayant un point de fusion compris entre 70 et 100° C compatible avec le polyamide au moyen d’un turbo-mélangeur, la température en fin d'opération étant supérieure au point de fusion du liant, b) la mise sous forme de granulés ou pastilles au moyen d'appareillages connus. 4/ Articles conformés obtenus par injection, extrusion ou pressage de compositions à base de polyamide comprenant de 0,05 à 5 % ‘de granulés ou pastilles selon les revendications 1 à 3. Dessins : ............. planches B. prces dont.......À........psqe de garde _ ............... ~ .........6........de description yj....... p^-;< ; de revendicatif ...../......a*:···Μ descriptif Luxembourg·. Se ~ Charles München V