WO1999029770A1 - Composition based on a polymer with thixotropic and/or pseudoplastic behaviour filled with microbeads - Google Patents

Composition based on a polymer with thixotropic and/or pseudoplastic behaviour filled with microbeads Download PDF

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WO1999029770A1
WO1999029770A1 PCT/FR1998/002666 FR9802666W WO9929770A1 WO 1999029770 A1 WO1999029770 A1 WO 1999029770A1 FR 9802666 W FR9802666 W FR 9802666W WO 9929770 A1 WO9929770 A1 WO 9929770A1
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microbeads
composition
fibers
viscosity
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PCT/FR1998/002666
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Carl Andreas Paulick
Yves Schmitt
Yves Bour
François Royer
Original Assignee
Carl Andreas Paulick
Yves Schmitt
Yves Bour
Royer Francois
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/16Solid spheres
    • C08K7/18Solid spheres inorganic
    • C08K7/20Glass

Definitions

  • the present invention relates to compositions based on a polymer or on a copolymer or on a mixture of polymers with thixotropic and / or pseudoplastic behavior.
  • the present invention also relates to composite materials and more particularly to composite materials produced from a liquid phase having a non-Newtonian flow and loaded mainly with fibers.
  • the main object of the invention is to provide compositions based on a polymer or a copolymer or a mixture of polymers with a thixotropic and / or pseudoplastic behavior, the fluidity of which is improved, without chemical adjuvants.
  • a composition based on a polymer or a copolymer or a mixture of polymers with thixotropic and / or pseudoplastic behavior is proposed for this purpose, characterized in that glass microbeads are incorporated in said composition before solidification thereof, the proportion of microbeads relative to the total volume of said composition being chosen as a function of the rheological properties of the polymer or copolymer or mixture of base polymers in order to reduce the viscosity of said composition.
  • composition according to the invention is carried out according to methods known to those skilled in the art by mixing a polymer or a copolymer or a mixture of polymers with thixotropic and / or pseudoplastic behavior with microbeads before solidification of the base polymer.
  • the viscosity of the polymer composition decreases significantly when adding a relatively small percentage of microbeads chosen as a function of the rheological properties of the polymer or of the copolymer or of the mixture of base polymers. This reduction in viscosity is of a rheological nature and does not depend a priori on other properties and in particular on the chemical properties of the compounds used and is observed only at low levels of glass microbeads.
  • the present invention thus differs from the techniques using the TOMS effect to reduce the friction forces, said TOMS effect being obtained by adding macromolecules to the flowing liquids with a much higher Reynolds number to move the starting threshold of the turbulent flow (see in particular "Mechanics and rheology of fluids", N. MIDOUX TECH et Documentation, Lavoisier 1985).
  • the average size and / or the nature of the microbeads are adapted to the shaping process chosen in the application of said composition.
  • said glass microbeads are present in a proportion of between approximately 0.1 and approximately 3% by volume relative to the total volume of the composition, preferably between approximately 0.5 and approximately 2% and more particularly still between approximately 0.7 and 1.3%.
  • the invention also extends to a composite material loaded with fibers, characterized in that it comprises a polymeric material consisting of a composition based on a polymer, a copolymer or a mixture of polymers with behavior thixotropic and / or pseudoplastic in which microbeads are incorporated before solidification of the composition and optionally a hardener and reinforcing fibers embedded in said polymeric matnce.
  • the average size and / or the nature of the microbeads are adapted to the process for shaping said composite material.
  • said microbeads are present in a proportion comp ⁇ se between approximately 0J and approximately 3% by volume relative to the total volume of the composition, preferably between approximately 0.5 and approximately 2% and more particularly still between approximately 0.7 and about 1.3%.
  • the reinforcing fibers represent approximately 20 to approximately 70% by volume of the material, preferably approximately 25 to approximately 65%, and more particularly still approximately 30 to approximately 60%.
  • the reinforcing fibers are short fibers.
  • the fibers have an average length of 160 micrometers for a size distribution of 50 to 500 micrometers. It is thus possible, thanks to the invention, to obtain composite materials loaded with short fibers having properties very close to or even equivalent to those of metallic materials.
  • reinforcing fibers are chosen without limitation from carbon fibers, aramid fibers, glass fibers.
  • the proportion of fibers is preferably between about 20 and about 70% by volume relative to the total volume of the material and more particularly between approximately 25 and approximately 65% and more particularly still between approximately 30 and approximately 60%.
  • the invention is therefore particularly advantageous for obtaining composite materials with short fibers by molding / injection or cold casting.
  • a ceramic concentration namely a fiber concentration of about 30 to about 40% of the total volume of the composition used.
  • a higher concentration of fibers no longer makes it possible to inject or cold flow satisfactorily the composition obtained.
  • the polymers with thixotropic and / or pseudoplastic behavior which can be used in the implementation of the invention are chosen from thermoplastics and thermosets.
  • Said polymers with thixotropic and / or pseudoplastic behavior may, for example, be chosen non-mitatively from the group of epoxy, polysiloxane, polyester, polyurethane, polyethilene, polypropylene polymers.
  • epoxy resins bisphenol-A epichlorhyd ⁇ ne, bisphenol-A- pronouncechlorhyd ⁇ ne with 1,6 hexandiolglycidéther-t ⁇ méthylolpropanit ⁇ glycidéther , bisphenol-A with 1,4-butaned ⁇ ol diglycidyl ether.
  • the hardeners which can be used to obtain a composite material according to the invention are for example amine hardeners such as for example diamino-dimethyl-dicyclohexylmethane, t ⁇ methylhexamethylenediamine.
  • the composite materials according to the invention may also contain all the additives usually used for composite materials.
  • Araldite LY564HY2954 epoxy resin based on bisphenol-A with approximately at least 25% by mass of 1,4 butanediol diglycidyl ether mixed with the hardener diamino-dimethyl-dicyclonhexylmethane and whose commercial name is Araldite LY564H-Y2954 produced by CIBA GEIGY.
  • R12D15 bisphenol-A-epichlorohydrin resin mixed with a hardener, namely benzyl alcohol-2,4,6-tri- (dimethyl-aminoethyl) phenol-polyethylenamine and whose commercial name is ARC-R12D15 produced by the company BOW
  • R24D32 bisphenol-A-epichlorohydrin resin with 1,6 hexanediol-glycidether mixed with a hardener, namely trimethylhexamethylene diamine and whose commercial name is ARC-R24D32 produced by the company A.R.C.
  • R24R29D32 bisphenol-A-epichlorohydrin resin with 1,6-hexanediol-glycidether trimethylolpropane triglycidether + a bisphenol-A-epichlorohydrin resin mixed with the hardener trimethylhexamethylene diamine and whose commercial name is ARC-R24R29D32 produced by the company A.R.C. Silicone A26: polysiloxane resin whose trade name is Silicone A26 5 produced by K ⁇ MMERLING, Germany.
  • CTAB / NaNO ⁇ aqueous solution of methyltrimethylammonium bromide
  • MgO ceramic paste paraffin oil mixed with MgO ceramic powder with an average grain size of approximately 250 nm
  • ARC Reinforcement fibers carbon fiber whose trade name is TORAYCA "T300-MLD”.
  • These carbon fibers are short fibers obtained by grinding. The grinding is carried out by the company APPLY CARBON. These fibers have an average length of 160 microns for a size distribution varying from 50 to 500 microns. Before use, these carbon fibers are dried under vacuum at 80 ° C for 24 hours.
  • Glass microbeads Kl quality glass microbeads (borosilicate glass) produced by 3M whose average diameter is 50 micrometers for a size distribution varying from 30 to 150 micrometers with a density of 0J25 kg / m2. Before use, the glass microbeads are dried under vacuum at
  • a base resin is mixed beforehand with glass microbeads, then the mixture obtained is homogenized for one hour under vacuum.
  • a composition of carbon fibers is then added by mixing the whole at atmospheric pressure for one hour.
  • a hardener is then added to the polymer matrix formulation obtained at ambient pressure.
  • the composite material is then obtained by placing the mixture (resin / fibers / glass microbeads / hardener) under vacuum for a period corresponding to the polymerization time of the base resin.
  • the rheological measurements are carried out on a cone-plane rheometer with imposed gradients with a cone with a diameter of 36 mm and an angle of 0.3 °.
  • the model used is the Rheotest 2 model from MLW (Germany).
  • the measurements are carried out at 25 ° C. and at increasing gradients. For each imposed gradient value, a stabilization time of two minutes is applied before the measurement.
  • a stabilization time is applied before the measurement.
  • the polymerization speed they are carried out each time on five different mixtures of the same composition. It has been established beforehand that the resins measured have a sufficiently long gelation time during which the viscosity does not vary.
  • Example 1.2 The variation of the viscosity of the resin of example 1.1 charged with fibers at a rate of 20% as a function of the rate of microbeads which ranges from 0 to 3% and as a function of the speed gradient imposed. The results are shown in Table 1.2.
  • the viscosity of the resin of Example 1J loaded with fibers is studied at a rate of 25% as a function of the rate of microbeads which ranges from 0 to 3% and as a function of the speed gradient imposed. The results are shown in Table 1.3.
  • the viscosity of the resin of Example 1.1 loaded with fibers is studied at a rate of 30% as a function of the rate of microbeads which ranges from 0 to 3% and as a function of the speed gradient imposed. The results are shown in Table 1.4.
  • Example 2J The viscosity of the resin R12 / D15 is studied as a function of the rate of microbeads which ranges from 0 to 6% and as a function of the speed gradient imposed. The results are shown in Table 2J.
  • the viscosity of the resin of Example 2.1 loaded with fibers is studied at a rate of 20% as a function of the rate of microbeads which ranges from 0 to 3% and as a function of the speed gradient imposed. The results are shown in Table 2.2.
  • the viscosity of the resin of Example 2.1 loaded with fibers is studied at a rate of 25% as a function of the rate of microbeads which ranges from 0 to 3% and as a function of the speed gradient imposed. The results are shown in Table 2.3.
  • the viscosity of the resin of Example 2.1 loaded with fibers is studied at a rate of 30% as a function of the rate of microbeads which goes from 0 to 3% and depending on the speed gradient imposed. The results are listed in Table 2.4.
  • Example 3J The variation in the viscosity of the R23 / D32 resin is studied as a function of the rate of microbeads which varies from 0 to 6% and as a function of the imposed speed gradient. The results are listed in Table 3J.
  • Example 4.2 The variation of the viscosity of the resin of example 4.1 charged with fibers at a rate of 20% depending on the rate of microbeads which varies from 0 to 3% and depending on the speed gradient imposed. The results are listed in Table 4.2.
  • Example 4.3 The variation in the viscosity of the resin of Example 4.1 loaded with fibers is studied at a rate of 25% as a function of the rate of microbeads which varies from 0 to 3% and as a function of the speed gradient imposed. The results are listed in Table 4.3.
  • Example 4.4 The variation of the viscosity of the resin of example 4.1 loaded with fibers is studied at a rate of 30% as a function of the rate of microbeads which varies from 0 to 3% and as a function of the speed gradient imposed. The results are listed in Table 4.4.
  • Example 6 The variation of the viscosity of the silicone resin A25 is studied with a rate of microbeads which varies from 0 to 1% and as a function of the speed gradient imposed. The results are listed in Table 6.
  • the mechanical properties are measured on a traction machine with imposed deformation.
  • the type of traction machine used is the ADAMEL - LHOMARGY DY 25 model with a force sensor of 20kN.
  • the tests are carried out at ambient temperature and at atmospheric pressure.
  • the present invention allows an increase in the fiber content in composite materials for the same viscosity of the mixture.
  • a 5% increase in the fiber content makes it possible to obtain materials with mechanical properties greater than 10 to 15%. This leads to a considerable weight gain for structures.
  • the values of the specific resistances now reach values comparable to those of commonly used aluminum alloys while allowing the production of complex structures for cold casting, which is not the case for aluminum.
  • compositions and composite materials according to the invention are numerous and in particular: - the microbeads used being for example made of borosilicate glass are chemically inert. No addition of lubricants is necessary compared to other processes using lubricant coated, this use being often detrimental to the mechanical properties of the materials obtained,
  • compositions significantly increases the tensile strength of the materials compared to those of the prior art

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Abstract

The invention concerns a composition based on a polymer or a copolymer or a mixture of polymers with thixotropic or pseudoplastic behaviour, characterised in that microbeads are incorporated into said composition before they are solidified, the proportion of microbeads relative to said composition total volume being selected on the basis of the rheological properties of the base polymer or copolymer or mixture of polymers so as to reduce said composition viscosity. The invention also concerns composite fibre-filled materials resulting from said composition.

Description

C omp o s i t i o n à b a s e d ' u n p o l ymè r e à c omp o r t eme n t th ixot rope et /ou pseudoplast ique chargée en microbi l les C ompo s i t i o n à b a s e u n p o l ymè r e à c omp o r t eme n t th ixot rope and / or pseudoplastic loaded with microbi l les
La présente invention concerne des compositions à base d'un polymère ou d'un copolymère ou d'un mélange de polymères à comportement thixotrope et/ou pseudoplastique. La présente invention concerne également des matériaux composites et plus particulièrement des matériaux composites élaborés à partir d'une phase liquide présentant un écoulement non newtonien et chargés principalement en fibres.The present invention relates to compositions based on a polymer or on a copolymer or on a mixture of polymers with thixotropic and / or pseudoplastic behavior. The present invention also relates to composite materials and more particularly to composite materials produced from a liquid phase having a non-Newtonian flow and loaded mainly with fibers.
Actuellement, les méthodes pour diminuer la viscosité de telles compositions reposent essentiellement sur des mécanismes de dilution avec des composés adéquats. Ces derniers sont le plus souvent des solvants ou des liquéfiants qui ont une masse moléculaire très inférieure à celle du polymère utilisé pour réaliser les compositions. Toutefois, une dilution à base de solvants ou de liquéfiants entraîne souvent des répercussions néfastes sur l'environnement et ne donne pas en outre des résultats satisfaisants au niveau des propriétés mécaniques finales des pièces ou des matériaux réalisés à partir de telles compositions. Le principal but de l 'invention est de proposer des compositions à base d'un polymère ou d'un copolymère ou d'un mélange de polymères à comportement thixotrope et/ou pseudoplastique dont la fluidité est améliorée et ce, sans adjuvants chimiques.Currently, the methods for reducing the viscosity of such compositions are essentially based on dilution mechanisms with suitable compounds. The latter are most often solvents or liquefiers which have a molecular mass much lower than that of the polymer used to make the compositions. However, dilution based on solvents or liquefiers often leads to harmful repercussions on the environment and does not furthermore give satisfactory results in terms of the final mechanical properties of the parts or of the materials produced from such compositions. The main object of the invention is to provide compositions based on a polymer or a copolymer or a mixture of polymers with a thixotropic and / or pseudoplastic behavior, the fluidity of which is improved, without chemical adjuvants.
Conformément à l'invention, on propose à cet effet une composition à base d'un polymère ou d'un copolymère ou d'un mélange de polymères à comportement thixotrope et/ou pseudoplastique caractérisée en ce que des microbilles de verre sont incorporées dans ladite composition avant solidification de celle-ci, la proportion de microbilles par rapport au volume total de ladite composition étant choisie en fonction des propriétés rhéologiques du polymère ou copolymère ou mélange de polymères de base afin de diminuer la viscosité de ladite composition .In accordance with the invention, a composition based on a polymer or a copolymer or a mixture of polymers with thixotropic and / or pseudoplastic behavior is proposed for this purpose, characterized in that glass microbeads are incorporated in said composition before solidification thereof, the proportion of microbeads relative to the total volume of said composition being chosen as a function of the rheological properties of the polymer or copolymer or mixture of base polymers in order to reduce the viscosity of said composition.
L'obtention d'une composition selon l'invention se fait selon des procédés connus de l'homme de l'art en mélangeant un polymère ou un copolymère ou un mélange de polymères à comportement thixotrope et/ou pseudoplastique avec des microbilles avant solidification du polymère de base.Obtaining a composition according to the invention is carried out according to methods known to those skilled in the art by mixing a polymer or a copolymer or a mixture of polymers with thixotropic and / or pseudoplastic behavior with microbeads before solidification of the base polymer.
Il est nécessaire de répartir uniformément les microbilles dans la composition afin d'assurer des propriétés régulières dans l'ensemble de la composition donc par là même dans des matériaux ou des pièces moulées réalisées à partir d'une telle composition.It is necessary to uniformly distribute the microbeads in the composition in order to ensure regular properties throughout the composition, therefore thereby in materials or molded parts produced from such a composition.
La viscosité de la composition polymère diminue de façon significative lors de l'ajout d'un pourcentage relativement faible de microbilles choisi en fonction des propriétés rhéologiques du polymère ou du copolymère ou du mélange de polymères de base. Cette réduction de la viscosité est de nature rheologique et ne dépend pas a priori d'autres propriétés et notamment des propriétés chimiques des composés utilisés et ne s'observe qu'à des faibles taux de microbilles de verre.The viscosity of the polymer composition decreases significantly when adding a relatively small percentage of microbeads chosen as a function of the rheological properties of the polymer or of the copolymer or of the mixture of base polymers. This reduction in viscosity is of a rheological nature and does not depend a priori on other properties and in particular on the chemical properties of the compounds used and is observed only at low levels of glass microbeads.
La présente invention diffère ainsi des techniques utilisant l'effet TOMS pour réduire les forces de frottement, ledit effet TOMS étant obtenu par ajout de macromolécules dans les liquides en écoulement avec un nombre de Reynolds beaucoup plus important pour déplacer le seuil de démarrage de l'écoulement turbulent (voir notamment "Mécanique et rhéologie des fluides", N. MIDOUX Technologie et Documentation, Lavoisier 1985).The present invention thus differs from the techniques using the TOMS effect to reduce the friction forces, said TOMS effect being obtained by adding macromolecules to the flowing liquids with a much higher Reynolds number to move the starting threshold of the turbulent flow (see in particular "Mechanics and rheology of fluids", N. MIDOUX Technologie et Documentation, Lavoisier 1985).
Selon une caractéristique de la composition, la taille moyenne et/ou la nature des microbilles sont adaptées au procédé de mise en forme choisi dans l'application de ladite composition.According to a characteristic of the composition, the average size and / or the nature of the microbeads are adapted to the shaping process chosen in the application of said composition.
Il existe plusieurs procédés de mise en forme par injection ou moulage et leurs variantes respectives qui sont parfaitement connus de l'homme de l'art et que l'on ne décrira pas ici. De préférence, lesdites microbilles de verre sont présentes en une proportion comprise entre environ 0,1 et environ 3 % en volume par rapport au volume total de la composition, de préférence entre environ 0,5 et environ 2 % et plus particulièrement encore entre environ 0,7 et 1,3 %.There are several methods of shaping by injection or molding and their respective variants which are perfectly known to those skilled in the art and which will not be described here. Preferably, said glass microbeads are present in a proportion of between approximately 0.1 and approximately 3% by volume relative to the total volume of the composition, preferably between approximately 0.5 and approximately 2% and more particularly still between approximately 0.7 and 1.3%.
Les résultats quant à la diminution de la viscosité sont particulièrement probants à environ 1 %. Cette diminution de la viscosité s'expliquerait par le fait que les microbilles introduisent des volumes dans lesquels les gradients d'écoulement sont supéπeurs aux gradients d'écoulement moyen de la composition provoquant une chute de la viscosité moyenne dans le cas d'un polymère ou d'un copolymère ou d'un mélange de polymères à comportement thixotrope et/ ou pseudoplastique.The results with regard to the reduction in viscosity are particularly convincing at around 1%. This decrease in viscosity is explained by the fact that the microbeads introduce volumes in which the flow gradients are greater than the average flow gradients of the composition causing a drop in the average viscosity in the case of a polymer or of a copolymer or of a mixture of polymers with thixotropic and / or pseudoplastic behavior.
L' invention s'étend également à un matéπau composite chargé en fibres, caractérisé en ce qu'il comprend une matπce polymère constituée d'une composition à base d'un polymère, d'un copolymère ou d'un mélange de polymères à comportement thixotrope et/ou pseudoplastique dans laquelle des microbilles sont incorporées avant solidification de la composition et éventuellement d'un durcisseur et de fibres de renforcement noyées dans ladite matnce polymère.The invention also extends to a composite material loaded with fibers, characterized in that it comprises a polymeric material consisting of a composition based on a polymer, a copolymer or a mixture of polymers with behavior thixotropic and / or pseudoplastic in which microbeads are incorporated before solidification of the composition and optionally a hardener and reinforcing fibers embedded in said polymeric matnce.
Selon une caractéristique du maténau selon l'invention, la taille moyenne et/ou la nature des microbilles sont adaptées au procédé de mise en forme dudit matéπau composite. De préférence, lesdites microbilles sont présentes en une proportion compπse entre environ 0J et environ 3 % en volume par rapport au volume total de la composition, de préférence entre environ 0,5 et environ 2 % et plus particulièrement encore entre environ 0,7 et environ 1,3 %.According to a characteristic of the material according to the invention, the average size and / or the nature of the microbeads are adapted to the process for shaping said composite material. Preferably, said microbeads are present in a proportion compπse between approximately 0J and approximately 3% by volume relative to the total volume of the composition, preferably between approximately 0.5 and approximately 2% and more particularly still between approximately 0.7 and about 1.3%.
Avantageusement, les fibres de renforcement représentent environ 20 à environ 70 % en volume du matéπau, de préférence environ 25 à environ 65 %, et plus particulièrement encore environ 30 à environ 60 %.Advantageously, the reinforcing fibers represent approximately 20 to approximately 70% by volume of the material, preferably approximately 25 to approximately 65%, and more particularly still approximately 30 to approximately 60%.
De manière préférentielle, les fibres de renforcement sont des fibres courtes.Preferably, the reinforcing fibers are short fibers.
Par exemple, les fibres ont une longueur moyenne de 160 micromètres pour une distπbution en taille de 50 à 500 micromètres. On peut ainsi obtenir grâce à l'invention des matériaux composites chargés en fibres courtes présentant des propπétés très proches voire équivalentes à celles des matéπaux métalliques.For example, the fibers have an average length of 160 micrometers for a size distribution of 50 to 500 micrometers. It is thus possible, thanks to the invention, to obtain composite materials loaded with short fibers having properties very close to or even equivalent to those of metallic materials.
En outre, les fibres de renforcement sont choisies de manière non limitative parmi les fibres de carbone, les fibres aramides, les fibres de verre.In addition, the reinforcing fibers are chosen without limitation from carbon fibers, aramid fibers, glass fibers.
Dans les matéπaux composites selon l'invention, la proportion de fibres est compπse de préférence entre environ 20 et environ 70 % en volume par rapport au volume total du matéπau et plus particulièrement entre environ 25 et environ 65 % et plus particulièrement encore entre environ 30 et environ 60 %. L'invention est donc particulièrement intéressante pour obtenir des matéπaux composites à fibres courtes par moulage/injection ou coulage à froid. Jusqu'à présent, il était en effet pratiquement impossible d'améliorer ou de modifier les propriétés mécaniques de tels matériaux composites en essayant d'augmenter la proportion de fibres incorporée dans la matπce polymère au-delà d'une concentration cπtique, à savoir une concentration en fibres d'environ 30 à environ 40 % du volume total de la composition utilisée. Une concentration plus importante de fibres ne permet plus d'injecter ou couler à froid de manière satisfaisante la composition obtenue.In the composite materials according to the invention, the proportion of fibers is preferably between about 20 and about 70% by volume relative to the total volume of the material and more particularly between approximately 25 and approximately 65% and more particularly still between approximately 30 and approximately 60%. The invention is therefore particularly advantageous for obtaining composite materials with short fibers by molding / injection or cold casting. Until now, it has in fact been practically impossible to improve or modify the mechanical properties of such composite materials by trying to increase the proportion of fibers incorporated in the polymeric material beyond a ceramic concentration, namely a fiber concentration of about 30 to about 40% of the total volume of the composition used. A higher concentration of fibers no longer makes it possible to inject or cold flow satisfactorily the composition obtained.
Les polymères à comportement thixotrope et/ou pseudoplastique qui peuvent être utilisés dans la mise en oeuvre de l'invention sont choisis parmi les thermoplastiques et les thermodurcissables. Lesdits polymères à comportement thixotrope et/ou pseudoplastique pourront par exemple être choisis non mitativement parmi le groupe de polymères époxyde, polysiloxane, polyester, polyuréthane, polyéthilène, polypropylène.The polymers with thixotropic and / or pseudoplastic behavior which can be used in the implementation of the invention are chosen from thermoplastics and thermosets. Said polymers with thixotropic and / or pseudoplastic behavior may, for example, be chosen non-mitatively from the group of epoxy, polysiloxane, polyester, polyurethane, polyethilene, polypropylene polymers.
Comme polymère ou mélange de polymères que l'on peut utiliser pour la mise en oeuvre de l'invention, on peut citer non hmitativement les résines epoxydes suivantes : bisphénol-A épichlorhydπne, bisphénol-A-épichlorhydπne avec du 1,6 hexandiolglycidéther-tπméthylolpropanitπglycidéther, bisphénol-A avec de l'éther diglycidique 1,4-butanedιol.As polymer or mixture of polymers which can be used for the implementation of the invention, there may be mentioned hmitively the following epoxy resins: bisphenol-A epichlorhydπne, bisphenol-A-épichlorhydπne with 1,6 hexandiolglycidéther-tπméthylolpropanitπglycidéther , bisphenol-A with 1,4-butanedιol diglycidyl ether.
Les durcisseurs qui peuvent être utilisés pour l'obtention d'un matériau composite selon l'invention sont par exemple des durcisseurs à base d'aminé tels que par exemple le diamino-diméthyl-dicyclohexylméthane, le tπméthylhexaméthylènediamine.The hardeners which can be used to obtain a composite material according to the invention are for example amine hardeners such as for example diamino-dimethyl-dicyclohexylmethane, tπmethylhexamethylenediamine.
Les matéπaux composites selon l'invention pourront en outre contenir tous les additifs habituellement utilisés pour les matéπaux composites.The composite materials according to the invention may also contain all the additives usually used for composite materials.
D'autres caractéπstiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la descπption faite ci-après notamment en s'appuyant sur quelques modes de réalisations données à titre d'exemples.Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the description made below in particular by relying on a few modes of examples given.
La description comprend en annexe :The description includes in the appendix:
- le tableau 1.1 à 10 représentant des résultats de mesures qui seront explicités ci-après, - les figures I à IV représentant la viscosité de plusieurs compositions en fonction d'un gradient de temps.- Table 1.1 to 10 representing the results of measurements which will be explained below, - Figures I to IV representing the viscosity of several compositions as a function of a time gradient.
EXEMPLESEXAMPLES
1/ les types de composés et matériaux utilisés dans les exemples sont répertoriés ci-dessous : o Araldite LY564HY2954 : résine époxyde à base de bisphénol-A avec environ au moins 25 % en masse d'éther diglycidylique 1,4 butanediol mélangée avec le durcisseur diamino-diméthyl-dicyclonhexylméthane et dont le nom commercial est Araldite LY564H-Y2954 produite par CIBA GEIGY. R12D15 : résine bisphénol-A-épichlorhydrine mélangée avec un durcisseur, à 5 savoir l'alcool benzylique-2,4,6-tri-(dimethyl-aminoéthyl) phénol-polyéthylenamine et dont le nom commercial est ARC-R12D15 produite par la société A.R.C. R24D32 : résine bisphénol-A-épichlorhydrine avec du 1,6 hexanediol-glycidéther mélangée avec un durcisseur, à savoir le triméthylhexaméthylène diamine et dont le nom commercial est ARC-R24D32 produite par la société A.R.C. 0 R24R29D32 : résine bisphénol-A-épichlorhydrine avec du 1,6-hexanediol- glycidéther triméthylolpropane triglycidéther + une résine bisphénol-A- épichlorhydrine mélangées avec le durcisseur triméthylhexaméthylène diamine et dont le nom commercial est ARC-R24R29D32 produite par la société A.R.C. Silicone A26 : résine polysiloxane dont le nom commercial est Silicone A26 5 produite par KÔMMERLING, Allemagne.1 / the types of compounds and materials used in the examples are listed below: o Araldite LY564HY2954: epoxy resin based on bisphenol-A with approximately at least 25% by mass of 1,4 butanediol diglycidyl ether mixed with the hardener diamino-dimethyl-dicyclonhexylmethane and whose commercial name is Araldite LY564H-Y2954 produced by CIBA GEIGY. R12D15: bisphenol-A-epichlorohydrin resin mixed with a hardener, namely benzyl alcohol-2,4,6-tri- (dimethyl-aminoethyl) phenol-polyethylenamine and whose commercial name is ARC-R12D15 produced by the company BOW R24D32: bisphenol-A-epichlorohydrin resin with 1,6 hexanediol-glycidether mixed with a hardener, namely trimethylhexamethylene diamine and whose commercial name is ARC-R24D32 produced by the company A.R.C. 0 R24R29D32: bisphenol-A-epichlorohydrin resin with 1,6-hexanediol-glycidether trimethylolpropane triglycidether + a bisphenol-A-epichlorohydrin resin mixed with the hardener trimethylhexamethylene diamine and whose commercial name is ARC-R24R29D32 produced by the company A.R.C. Silicone A26: polysiloxane resin whose trade name is Silicone A26 5 produced by KÔMMERLING, Germany.
CTAB/NaNO^ : solution aqueuse de bromure de céthyltriméthylammonium et deCTAB / NaNO ^: aqueous solution of methyltrimethylammonium bromide and
NaNOg.NaNOg.
Pâte céramique MgO : huile de paraffine mélangée avec de la poudre céramique de MgO avec une taille moyenne de grains d'environ 250 nm (poudre commercialisée 30 par la société A.R.C. Fibres de renforcement : fibre de carbone dont le nom commercial est TORAYCA "T300-MLD". Ces fibres de carbone sont des fibres courtes obtenues par broyage. Le broyage est effectué par la société APPLY CARBON. Ces fibres ont une longueur moyenne de 160 micromètres pour une distribution en taille variant de 50 à 500 micromètres. Avant utilisation, ces fibres de carbone sont séchées sous vide à 80° C pendant 24 heures.MgO ceramic paste: paraffin oil mixed with MgO ceramic powder with an average grain size of approximately 250 nm (powder marketed by ARC Reinforcement fibers: carbon fiber whose trade name is TORAYCA "T300-MLD". These carbon fibers are short fibers obtained by grinding. The grinding is carried out by the company APPLY CARBON. These fibers have an average length of 160 microns for a size distribution varying from 50 to 500 microns. Before use, these carbon fibers are dried under vacuum at 80 ° C for 24 hours.
Microbilles de verre : microbilles de verre de qualité Kl (verre en borosilicate) produites par 3M dont le diamètre moyen est de 50 micromètres pour une distribution en taille variant de 30 à 150 micromètres avec une masse volumique de 0J25 kg/m2. Avant utilisation, les microbilles de verre sont séchées sous vide àGlass microbeads: Kl quality glass microbeads (borosilicate glass) produced by 3M whose average diameter is 50 micrometers for a size distribution varying from 30 to 150 micrometers with a density of 0J25 kg / m2. Before use, the glass microbeads are dried under vacuum at
80° C pendant 24 heures.80 ° C for 24 hours.
11/ Exemples de modes de préparation des matériaux composites selon l'invention11 / Examples of methods of preparing the composite materials according to the invention
1°) Préparation des matériaux composites sans microbilles de verre On mélange une résine de base constituant la matrice et les fibres de carbone. Le mélange est homogénéisé sous vide pendant au moins une heure. Puis on ajoute au mélange obtenu le durcisseur à pression ambiante. Le mélange (résine/fibres/durcisseur) est ensuite homogénéisé pendant une durée écourtée par rapport au temps de polymérisation de la résine et placé sous vide pour l'élimination d'éventuelles bulles. Ensuite, le mélange est coulé (moule ouvert) ou injecté (moule fermé) pour obtenir le matériau composite.1) Preparation of the composite materials without glass microbeads A basic resin constituting the matrix and the carbon fibers is mixed. The mixture is homogenized under vacuum for at least one hour. Then the hardener is added to the mixture obtained at ambient pressure. The mixture (resin / fibers / hardener) is then homogenized for a shorter time compared to the polymerization time of the resin and placed under vacuum for the elimination of any bubbles. Then, the mixture is poured (open mold) or injected (closed mold) to obtain the composite material.
2°) Préparation des matériaux composites avec microbilles de verre2 °) Preparation of composite materials with glass microbeads
On mélange préalablement une résine de base avec des microbilles de verre, puis on homogénéise le mélange obtenu pendant une heure sous vide. On rajoute ensuite une composition de fibres de carbone en mélangeant l'ensemble à pression atmosphérique pendant une heure. Un durcisseur est ensuite ajouté à la formulation de matrice polymère obtenue à pression ambiante.A base resin is mixed beforehand with glass microbeads, then the mixture obtained is homogenized for one hour under vacuum. A composition of carbon fibers is then added by mixing the whole at atmospheric pressure for one hour. A hardener is then added to the polymer matrix formulation obtained at ambient pressure.
Le matériau composite est ensuite obtenu en plaçant le mélange (résine / fibres / microbilles de verre / durcisseur) sous vide pendant une durée correspondant au temps de polymérisation de la résine de base. On détermine la dureté du matériau composite en fonction du temps de manipulation. 111/ Mesures rhéologiquesThe composite material is then obtained by placing the mixture (resin / fibers / glass microbeads / hardener) under vacuum for a period corresponding to the polymerization time of the base resin. We determine the hardness of the composite material as a function of the handling time. 111 / Rheological measures
Les mesures rhéologiques sont effectuées sur un rhéomètre cône-plan à gradients imposés avec un cône de diamètre 36 mm et d'angle 0,3°. Le modèle utilisé est le modèle Rheotest 2 de chez MLW (Allemagne). On effectue les mesures à 25° C et à gradients croissants. A chaque valeur de gradient imposé, un temps de stabilisation de deux minutes est appliqué avant la mesure. Pour vérifier la reproductibilité des mesures compte-tenu de la vitesse de polymérisation, celles-ci sont effectuées chaque fois sur cinq mélanges différents de même composition. Il a été établi préalablement que les résines mesurées présentent un temps de gélification suffisamment long pendant lequel la viscosité ne varie pas.The rheological measurements are carried out on a cone-plane rheometer with imposed gradients with a cone with a diameter of 36 mm and an angle of 0.3 °. The model used is the Rheotest 2 model from MLW (Germany). The measurements are carried out at 25 ° C. and at increasing gradients. For each imposed gradient value, a stabilization time of two minutes is applied before the measurement. To check the reproducibility of the measurements taking into account the polymerization speed, they are carried out each time on five different mixtures of the same composition. It has been established beforehand that the resins measured have a sufficiently long gelation time during which the viscosity does not vary.
On mentionnera que les mesures réalisées avec des cellules cône-plan (CP) ont été confirmées par les mesures effectuées avec des cellules de couette H/H et SI /S avec respectivement pour H/H un rapport des rayons égal à 1,24 et pour SI /S égal à 1,02.It will be mentioned that the measurements carried out with cone-plane cells (CP) were confirmed by the measurements carried out with quilt cells H / H and SI / S with respectively for H / H a radius ratio equal to 1.24 and for SI / S equal to 1.02.
Dans les conditions expérimentales étudiées, l'écoulement est de type laminaire avec des nombres de Reynolds (Re) très faibles. Ce nombre est défini comme suit :In the experimental conditions studied, the flow is of the laminar type with very low Reynolds numbers (Re). This number is defined as follows:
PP
Re = Vm D ηRe = V m D η
où p est la densité, η la viscosité, Vm la vitesse d'écoulement et D la dimensionwhere p is the density, η the viscosity, V m the flow speed and D the dimension
maximale de l'écoulement.maximum flow.
Première série d'échantillonsFirst series of samples
Exemple 1J.Example 1J.
On étudie la variation de la viscosité de la résine LY564/HY2954 en fonction du taux de microbilles qui varie de 0 à 6 % et en fonction de gradients de vitesse imposés. Les résultats sont répertoriés tableau 1.1. Exemple 1.2. On étudie la variation de la viscosité de la résine de l 'exemple 1.1 chargée de fibres à un taux de 20 % en fonction du taux de microbilles qui vaπe de 0 à 3 % et en fonction du gradient de vitesse imposé. Les résultats sont répertoπés tableau 1.2.The variation of the viscosity of the LY564 / HY2954 resin is studied as a function of the rate of microbeads which varies from 0 to 6% and as a function of imposed speed gradients. The results are listed in Table 1.1. Example 1.2. The variation of the viscosity of the resin of example 1.1 charged with fibers at a rate of 20% as a function of the rate of microbeads which ranges from 0 to 3% and as a function of the speed gradient imposed. The results are shown in Table 1.2.
Exemple 1.3.Example 1.3.
On étudie la vaπation de la viscosité de la résine de l'exemple 1J chargée de fibres à un taux de 25 % en fonction du taux de microbilles qui vaπe de 0 à 3 % et en fonction du gradient de vitesse imposé. Les résultats sont répertoπés au tableau 1.3.The viscosity of the resin of Example 1J loaded with fibers is studied at a rate of 25% as a function of the rate of microbeads which ranges from 0 to 3% and as a function of the speed gradient imposed. The results are shown in Table 1.3.
Exemple 1.4.Example 1.4.
On étudie la vaπation de la viscosité de la résine de l 'exemple 1.1 chargée de fibres à un taux de 30 % en fonction du taux de microbilles qui vaπe de 0 à 3 % et en fonction du gradient de vitesse imposé. Les résultats sont répertoπés au tableau 1.4.The viscosity of the resin of Example 1.1 loaded with fibers is studied at a rate of 30% as a function of the rate of microbeads which ranges from 0 to 3% and as a function of the speed gradient imposed. The results are shown in Table 1.4.
Deuxième série d'échantillonsSecond series of samples
Exemple 2J. On étudie la vaπation de la viscosité de la résine R12/D15 en fonction du taux de microbilles qui vaπe de 0 à 6 % et en fonction du gradient de vitesse imposé. Les résultats sont répertoπés au tableau 2J.Example 2J. The viscosity of the resin R12 / D15 is studied as a function of the rate of microbeads which ranges from 0 to 6% and as a function of the speed gradient imposed. The results are shown in Table 2J.
Exemple 2.2.Example 2.2.
On étudie la vaπation de la viscosité de la résine de l'exemple 2.1 chargée de fibres à un taux de 20 % en fonction du taux de microbilles qui vaπe de 0 à 3 % et en fonction du gradient de vitesse imposé. Les résultats sont répertoπés au tableau 2.2.The viscosity of the resin of Example 2.1 loaded with fibers is studied at a rate of 20% as a function of the rate of microbeads which ranges from 0 to 3% and as a function of the speed gradient imposed. The results are shown in Table 2.2.
Exemple 2.3.Example 2.3.
On étudie la vaπation de la viscosité de la résine de l 'exemple 2.1 chargée de fibres à un taux de 25 % en fonction du taux de microbilles qui vaπe de 0 à 3 % et en fonction du gradient de vitesse imposé. Les résultats sont répertoπés au tableau 2.3.The viscosity of the resin of Example 2.1 loaded with fibers is studied at a rate of 25% as a function of the rate of microbeads which ranges from 0 to 3% and as a function of the speed gradient imposed. The results are shown in Table 2.3.
Exemple 2.4.Example 2.4.
On étudie la vaπation de la viscosité de la résine de l'exemple 2.1 chargée de fibres à un taux de 30 % en fonction du taux de microbilles qui vaπe de 0 à 3 % et en fonction du gradient de vitesse imposé. Les résultats sont répertoriés au tableau 2.4.The viscosity of the resin of Example 2.1 loaded with fibers is studied at a rate of 30% as a function of the rate of microbeads which goes from 0 to 3% and depending on the speed gradient imposed. The results are listed in Table 2.4.
Troisième série d'échantillonsThird series of samples
Exemple 3J. On étudie la variation de la viscosité de la résine R23/D32 en fonction du taux de microbilles qui varie de 0 à 6 % et en fonction du gradient de vitesse imposé. Les résultats sont répertoriés au tableau 3J.Example 3J. The variation in the viscosity of the R23 / D32 resin is studied as a function of the rate of microbeads which varies from 0 to 6% and as a function of the imposed speed gradient. The results are listed in Table 3J.
On a reporté aux figures A et B les gradients en fonction de la viscosité pour des taux de microbilles respectivement de 0 et 1 % en précisant en outre le type de cellules de mesures utilisées. Exemple 3.2.The gradients as a function of the viscosity have been reported in FIGS. A and B for rates of microbeads of 0 and 1% respectively, further specifying the type of measurement cells used. Example 3.2.
On étudie la variation de la viscosité de la résine de l'exemple 3.1 chargée de fibres à un taux de 20 % en fonction du taux de microbilles qui varie de 0 à 3 % et en fonction du gradient de vitesse imposé. Les résultats sont répertoriés au tableau 3.2.The variation in the viscosity of the resin of Example 3.1 loaded with fibers is studied at a rate of 20% as a function of the rate of microbeads which varies from 0 to 3% and as a function of the speed gradient imposed. The results are listed in Table 3.2.
Exemple 3.3.Example 3.3.
On étudie la variation de la viscosité de la résine de l'exemple 3.1 chargée de fibres à un taux de 25 % en fonction du taux de microbilles qui varie de 0 à 3 % et en fonction du gradient de vitesse imposé. Les résultats sont répertoriés au tableau 3.3.The variation in the viscosity of the resin of Example 3.1 loaded with fibers is studied at a rate of 25% as a function of the rate of microbeads which varies from 0 to 3% and as a function of the speed gradient imposed. The results are listed in Table 3.3.
Quatrième série d'échantillons Exemple 4J.Fourth series of samples Example 4J.
On étudie la variation de la viscosité de la résine R24R39D32 en fonction du taux de microbilles qui varie de 0 à 3 % et en fonction du gradient de vitesse imposé. Les résultats sont répertoriés au tableau 4.1.The variation in the viscosity of the R24R39D32 resin is studied as a function of the rate of microbeads which varies from 0 to 3% and as a function of the imposed speed gradient. The results are listed in Table 4.1.
On a reporté aux figures C et D les gradients en fonction de la viscosité des taux de microbilles respectivement égaux à 0 et 1 ,125 % en précisant en outre le type de cellule des mesures utilisées. Exemple 4.2. On étudie la variation de la viscosité de la résine de l'exemple 4.1 chargée de fibres à un taux de 20 % en fonction du taux de microbilles qui varie de 0 à 3 % et en fonction du gradient de vitesse imposé. Les résultats sont répertoriés au tableau 4.2.Gradients as a function of the viscosity of the levels of microbeads respectively equal to 0 and 1.15% have been reported in FIGS. C and D, further specifying the cell type of the measurements used. Example 4.2. The variation of the viscosity of the resin of example 4.1 charged with fibers at a rate of 20% depending on the rate of microbeads which varies from 0 to 3% and depending on the speed gradient imposed. The results are listed in Table 4.2.
Exemple 4.3. On étudie la variation de la viscosité de la résine de l'exemple 4.1 chargée de fibres à un taux de 25 % en fonction du taux de microbilles qui varie de 0 à 3 % et en fonction du gradient de vitesse imposé. Les résultats sont répertoriés au tableau 4.3.Example 4.3. The variation in the viscosity of the resin of Example 4.1 loaded with fibers is studied at a rate of 25% as a function of the rate of microbeads which varies from 0 to 3% and as a function of the speed gradient imposed. The results are listed in Table 4.3.
Exemple 4.4. On étudie la variation de la viscosité de la résine de l 'exemple 4.1 chargée de fibres à un taux de 30 % en fonction du taux de microbilles qui varie de 0 à 3 % et en fonction du gradient de vitesse imposé. Les résultats sont répertoriés au tableau 4.4.Example 4.4. The variation of the viscosity of the resin of example 4.1 loaded with fibers is studied at a rate of 30% as a function of the rate of microbeads which varies from 0 to 3% and as a function of the speed gradient imposed. The results are listed in Table 4.4.
Autres échantillons Exemple 5J.Other samples Example 5J.
On étudie la variation de la viscosité de la résine polyester avec un taux de microbilles à 0 à 1 % et en fonction du gradient de vitesse imposé. Les résultats sont répertoriés au tableau 5.The variation of the viscosity of the polyester resin is studied with a rate of microbeads at 0 to 1% and as a function of the imposed speed gradient. The results are listed in Table 5.
Exemple 6 On étudie la variation de la viscosité de la résine silicone A25 avec un taux de microbilles qui varie de 0 à 1 % et en fonction du gradient de vitesse imposé. Les résultats sont répertoriés au tableau 6.Example 6 The variation of the viscosity of the silicone resin A25 is studied with a rate of microbeads which varies from 0 to 1% and as a function of the speed gradient imposed. The results are listed in Table 6.
Conclusion du point IIIConclusion of point III
A la lecture des tableaux 1J à 4.4, on voit que les résines qui appartiennent à des familles de polymères dont les masses moléculaires varient dans un large éventail ont un comportement rheologique très voisin à savoir que la viscosité des résines avec ou sans charges de fibres diminue de façon significative lors de l'ajout de microbilles à un taux relativement faible.On reading Tables 1J to 4.4, it can be seen that the resins which belong to families of polymers whose molecular weights vary over a wide range have very similar rheological behavior, namely that the viscosity of the resins with or without fiber fillers decreases significantly when adding microbeads at a relatively low rate.
On constate d'autre part que les résines où la viscosité est la plus faible sont obtenues avec des charges en microbilles proches de 1 % en volume de résine et ce, avec ou sans charge en fibres.On the other hand, it can be seen that the resins with the lowest viscosity are obtained with loads of microbeads close to 1% by volume of resin, with or without fiber loading.
On voit aux figures I à IV que les résines R24D32 et R24D29D32 ont sensiblement le même comportement. On observe sur toutes les courbes un régime Newtonien (zones A) et un régime pseudoplastique et/ou thixotrope (zones B).We see in Figures I to IV that the resins R24D32 and R24D29D32 have substantially the same behavior. We observe on all the curves a Newtonian regime (zones A) and a pseudoplastic and / or thixotropic regime (zones B).
On constate d'autre part qu'avec un taux de microbilles d'environ 1 %, la pente de la courbe est accentuée dans les zones B, ce qui montre bien la diminution de la viscosité. On a également étudié la viscosité d'une solution de CTAB/NaNθ3 dans l'eau dans les mêmes conditions qu'aux exemples 3J et 4J.On the other hand, it can be seen that with a microbead rate of around 1%, the slope of the curve is accentuated in the zones B, which clearly shows the decrease in viscosity. The viscosity of a solution of CTAB / NaNθ3 in water was also studied under the same conditions as in Examples 3J and 4J.
Les résultats sont répertoπés aux tableaux 9 et 10 et on a reporté aux figures V et VI les valeurs de la viscosité en fonction du gradient pour des taux de microbilles de 0 et 1J25 %. On observe le même comportement de la solution CTAB/NaN03 et de la pâte céramique à base de poudre de MgO que pour les résines ce qui tend à prouver que le phénomène n'est pas de nature chimique mais de nature rheologique.The results are shown in Tables 9 and 10 and the viscosity values as a function of the gradient are reported in Figures V and VI for microbead rates of 0 and 1J25%. The same behavior of the CTAB / NaNO 3 solution and of the ceramic paste based on MgO powder is observed as for the resins, which tends to prove that the phenomenon is not of a chemical nature but of a rheological nature.
TV/ Mesures des propriétés mécaniquesTV / Measurement of mechanical properties
Les propπétés mécaniques sont mesurées sur une machine de traction à déformation imposée. Le type de machine de traction utilisée est le modèle ADAMEL - LHOMARGY DY 25 avec un capteur de force de 20kN. Les essais sont réalisés à la température ambiante et à la pression atmosphéπque.The mechanical properties are measured on a traction machine with imposed deformation. The type of traction machine used is the ADAMEL - LHOMARGY DY 25 model with a force sensor of 20kN. The tests are carried out at ambient temperature and at atmospheric pressure.
Les essais mécaniques de traction sont effectués suivant la norme ISO R527. Les essais mécaniques en flexion sont réalisés selon la norme ISO 4585.Mechanical tensile tests are carried out in accordance with ISO standard R527. Mechanical bending tests are carried out in accordance with ISO 4585.
Exemple 7Example 7
On étudie les propπétés mécaniques de la résine LY564/HY2954 à un taux en microbilles de verre de 1 % en fonction du taux de fibres de carbone. Les résultats de cette étude sont répertoπés au tableau 7 Exemple 8The mechanical properties of the LY564 / HY2954 resin are studied at a rate in glass microbeads of 1% as a function of the rate of carbon fibers. The results of this study are shown in Table 7 Example 8
On étudie la variation de la viscosité de la résine R24R29R32 à un taux en microbilles de verre de 1 % en fonction du taux de fibres de carbone. Les résultats de cette étude sont répertoriés au tableau 8 des essais mécaniques. Conclusion du point IVThe variation in the viscosity of the resin R24R29R32 is studied at a rate in glass microbeads of 1% as a function of the rate of carbon fibers. The results of this study are listed in Table 8 of the mechanical tests. Conclusion of point IV
Les résultats regroupés aux tableaux 7 et 8 montrent bien qu'à viscosité égale, il y a une amélioration observable des propriétés mécaniques vérifiée par la contrainte à rupture et le module de Young. Pour des échantillons à fort taux de fibres - supérieur à 35 % - mais sans ajout de microbilles, l'apparition de nombreux défauts lors du moulage fait qu'aucune amélioration notoire n'est observée sur la contrainte à rupture bien que le module de Young varie quant à lui sensiblement. L'ajout des microbilles pour ce type d'échantillon à fort taux de fibres rend possible une diminution très nette des défauts tout en améliorant la contrainte à rupture.The results grouped in Tables 7 and 8 clearly show that at equal viscosity, there is an observable improvement in the mechanical properties verified by the breaking stress and the Young's modulus. For samples with a high fiber content - greater than 35% - but without the addition of microbeads, the appearance of numerous defects during molding means that no noticeable improvement is observed in the tensile strength although the Young's modulus varies considerably. The addition of microbeads for this type of sample with a high fiber content makes possible a very clear reduction in defects while improving the breaking stress.
.La présente invention permet une augmentation du taux de fibres dans des matériaux composites pour une même viscosité du mélange. Un accroissement de 5 % du taux de fibres permet d'obtenir des matériaux ayant des propriétés mécaniques supérieures de 10 à 15 %. Ceci conduit à un gain en poids considérable pour des structures. Les valeurs des résistances spécifiques atteignent maintenant des valeurs comparables à celles d'alliages d'aluminium couramment utilisés tout en permettant la réalisation de structures complexes pour moulage à froid, ce qui n'est pas le cas pour l'aluminium.The present invention allows an increase in the fiber content in composite materials for the same viscosity of the mixture. A 5% increase in the fiber content makes it possible to obtain materials with mechanical properties greater than 10 to 15%. This leads to a considerable weight gain for structures. The values of the specific resistances now reach values comparable to those of commonly used aluminum alloys while allowing the production of complex structures for cold casting, which is not the case for aluminum.
Pour tous les fluides étudiés, la diminution de viscosité se manifeste uniquement dans le domaine pseudo-plastique du régime d'écoulement. Dans le domaine newtonien, les fluides suivent bien la loi d'Einstein (voir "Fundamental Principes of Polymeric Materials" S.L. ROSEN, Edition BARNES ad NOBLES - 1971 et "La mise en forme des matières plastiques" J.F. AGASSANT, P. AVENAS, J.P. SERGENT, Technologie et Documentation, Lavoisier 1986).For all the fluids studied, the reduction in viscosity is manifested only in the pseudo-plastic domain of the flow regime. In the Newtonian domain, fluids follow Einstein's law (see "Fundamental Principles of Polymeric Materials" SL ROSEN, Edition BARNES ad NOBLES - 1971 and "The shaping of plastics" JF AGASSANT, P. AVENAS, JP SERGEANT, Technology and Documentation, Lavoisier 1986).
Les avantages des compositions et matériaux composites selon l'invention sont nombreux et notamment : - les microbilles utilisées étant par exemple en verre de borosilicate sont chimiquement inertes. Aucune addition de lubrifiants n'est nécessaire par rapport à d'autres procédés utilisant enrobées de lubrifiant, cette utilisation étant souvent préjudiciable aux propriétés mécaniques des matériaux obtenus,The advantages of the compositions and composite materials according to the invention are numerous and in particular: - the microbeads used being for example made of borosilicate glass are chemically inert. No addition of lubricants is necessary compared to other processes using lubricant coated, this use being often detrimental to the mechanical properties of the materials obtained,
- l'ajout de microbilles aux compositions (matériaux fibreux) augmente significativement la résistance à rupture des matériaux par rapport à ceux de l'art antérieur,the addition of microbeads to the compositions (fibrous materials) significantly increases the tensile strength of the materials compared to those of the prior art,
- la densité des microbilles étant inférieure à celle des résines, on aboutit à un gain en poids, ce qui n'était pas le cas avec d'autres particules utilisées dans l'art antérieur.the density of the microbeads being lower than that of the resins, this results in a gain in weight, which was not the case with other particles used in the prior art.
Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux exemples que l'on vient de décrire et on peut apporter à ceux-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described and many modifications can be made to them without departing from the scope of the invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Composition à base d'un polymère ou d'un copolymère ou d'un mélange de polymères à comportement thixotrope et/ou pseudoplastique comportant des microbilles incorporées dans ladite composition avant solidification de celles-ci, la proportion de microbilles par rapport au volume total de ladite composition étant choisie en fonction des propriétés rhéologiques du polymère ou copolymère ou mélange de polymères de base afin de diminuer la viscosité de ladite composition, caractérisé en ce que lesdites microbilles sont présentes en une proportion comprise entre environ 0J et environ 3 % en volume par rapport au volume total de la composition, de préférence entre environ 0,5 et environ 2 % et plus particulièrement encore entre environ 0,7 et environ 1,3 %.1. Composition based on a polymer or a copolymer or a mixture of polymers with thixotropic and / or pseudoplastic behavior comprising microbeads incorporated in said composition before solidification thereof, the proportion of microbeads relative to the volume total of said composition being chosen as a function of the rheological properties of the polymer or copolymer or mixture of base polymers in order to reduce the viscosity of said composition, characterized in that said microbeads are present in a proportion of between approximately 0J and approximately 3% by volume relative to the total volume of the composition, preferably between approximately 0.5 and approximately 2% and more particularly still between approximately 0.7 and approximately 1.3%.
2. Matériau composite chargé en fibre, caractérisé en ce qu'il comprend une matrice polymère constituée d'une composition conforme à la revendication 1 et éventuellement un durcisseur et des fibres de renforcement noyées dans ladite matrice polymère.2. Composite material loaded with fiber, characterized in that it comprises a polymer matrix consisting of a composition according to claim 1 and optionally a hardener and reinforcing fibers embedded in said polymer matrix.
3. Matériau composite selon la revendication 2, caractérisé en ce que la taille moyenne et/ou la nature des microbilles sont adaptées au procédé de mise en forme dudit matériau composite.3. Composite material according to claim 2, characterized in that the average size and / or the nature of the microbeads are adapted to the process for shaping said composite material.
4. Matériau composite selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdites microbilles sont présentes en une proportion comprise entre environ 0J et 3 % en volume par rapport au volume total de la composition, de préférence entre environ 0,5 et environ 2 % et plus particulièrement encore entre environ 0,7 et environ 1,3 %.4. Composite material according to one of claims 2 or 3, characterized in that said microbeads are present in a proportion of between approximately 0J and 3% by volume relative to the total volume of the composition, preferably between approximately 0.5 and approximately 2% and more particularly still between approximately 0.7 and approximately 1.3%.
5. Matériau composite selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fibres de renforcement représentent environ 20 à environ 70 % en volume du matériau, de préférence environ 25 à environ 65 %, et plus particulièrement encore 30 à environ 60 %. 5. Composite material according to claim 2, characterized in that the reinforcing fibers represent approximately 20 to approximately 70% by volume of the material, preferably approximately 25 to approximately 65%, and more particularly still 30 to approximately 60%.
6. Matériau composite selon l'une quelconque des revendications 2 et 5, caractérisé en ce que les fibres de renforcement sont des fibres courtes. 6. Composite material according to any one of claims 2 and 5, characterized in that the reinforcing fibers are short fibers.
7. Matériau composite selon l'une quelconque des revendications 3, 5 et caractérisé en ce que les fibres de renforcement sont choisies parmi les fibres de carbone, les fibres aramides, les fibres de verre. 7. Composite material according to any one of claims 3, 5 and characterized in that the reinforcing fibers are chosen from carbon fibers, aramid fibers, glass fibers.
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