WO2014037647A1 - Copolyamide, composition comprenant un tel copolyamide et leurs utilisations - Google Patents

Copolyamide, composition comprenant un tel copolyamide et leurs utilisations Download PDF

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Philippe Blondel
Thierry Briffaud
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Definitions

  • COPOLYAMIDE COMPOSITION COMPRISING SUCH COPOLYAMIDE
  • the present invention relates to a copolyamide, its method of preparation and its uses, particularly in the manufacture of various objects combining transparency, ease of decoration and mechanical resistance to repeated solicitations.
  • objects include consumer goods such as sports goods and, more specifically, sports shoes.
  • the invention also relates to a composition comprising such a copolyamide as well as to the uses of this composition, in particular in the manufacture of all or part of the objects mentioned above.
  • the present invention finally relates to a shoe, and in particular to a sports shoe implementing this copolyamide or this composition.
  • sole means in the present description, the sole in its general sense, but also elements of the shoe and the damping system, and in particular the midsole or outsole.
  • thermoplastic polymers are currently available on the market for the production of sports shoe soles.
  • polyamides are commonly used, in particular amorphous polyamides.
  • Such polyamides are particularly interesting because they have very good mechanical properties and are also transparent. However, they do not respond to the fatigue test "Ross Flex” and therefore can not be used for the realization of parts stressed in repeated bending.
  • US 2008/01 19632 discloses a transparent composition comprising a copolyamide for the manufacture of printable transparent articles. These articles are more particularly in the form of films intended to constitute ski tops.
  • the copolyamide of the composition comprises:
  • Such a copolyamide meets the three criteria of rigidity, transparency and fatigue stated above.
  • the transformation or shaping of such a copolyamide by molding is not at all satisfactory. Not only is the formation of bubbles in the molded mass observed, but the demolding operation is difficult, the copolyamide sticking to the walls of the mold. Therefore, the use of such a copolyamide for producing, by molding, shoe soles is not conceivable.
  • the object of the present invention is therefore to provide a polymer which simultaneously satisfies the three criteria of rigidity, transparency and fatigue above and which can be easily implemented by molding, in particular for the production of molded articles such as than a shoe sole.
  • A is an aliphatic repeating unit chosen from a unit obtained from at least one amino acid and a unit obtained from at least one lactam
  • XY denotes a repeating unit obtained from the polycondensation of at least one diamine cycloaliphatic and at least one dicarboxylic acid comprising from 4 to 36 carbon atoms, advantageously from 6 to 18 carbon atoms,
  • the weight proportion in pattern A in the copolyamide A X.Y is greater than or equal to 91%.
  • the present invention also relates to a process for the preparation of a copolyamide, to its uses as well as to a composition comprising such a copolyamide and to the uses of such a composition.
  • the present invention also relates to a shoe, and in particular to a sports shoe.
  • copolyamide according to the invention comprises at least two distinct repeating units corresponding to the following general formulation:
  • A is an aliphatic repeating unit chosen from a unit obtained from at least one amino acid and a unit obtained from at least one lactam
  • XY denotes a repeating unit obtained from the polycondensation of at least one diamine cycloaliphatic and at least one dicarboxylic acid comprising from 4 to 36 carbon atoms, preferably from 6 to 18 carbon atoms.
  • the proportion by weight of repeating unit A is greater than or equal to 91%. Therefore, the repeat pattern content X.Y is less than or equal to 9%.
  • This proportion by weight in unit A is advantageously between 91.5% and 99%, advantageously from 91.5% to 97%, more preferably between 92% and 95%, particularly from 92% to 94%, and advantageously from 92% to 93%, 3%, the 100% complement corresponding to the weight proportion of the repeating pattern XY
  • the repeating unit A is obtained from an aminocarboxylic acid comprising from 9 to 12 carbon atoms. It may thus be chosen from 9-aminononanoic acid (denoted 9), 10-aminodecanoic acid (denoted 10), 11-aminoundecanoic acid (denoted 1 1) and 12-aminododecanoic acid (denoted 12). ).
  • the repeating unit A is obtained from 11-aminoundecanoic acid (1 1).
  • the repeating unit A is obtained from a lactam comprising from 9 to 12 carbon atoms. It may thus be chosen from decanolactam (denoted 10), undecanolactam (denoted 1 1) and laurolactam or lauryllactam (denoted 12).
  • the repeating unit A is obtained from lauryllactam (12).
  • the repeating unit A is obtained from a single aminocarboxylic acid or a single lactam.
  • the repeating unit A is obtained from a single aminocarboxylic acid or a single lactam.
  • the repeat unit X.Y is a unit obtained from the polycondensation of at least one cycloaliphatic diamine and at least one dicarboxylic acid.
  • the molar proportions of cycloaliphatic diamine and dicarboxylic acid are preferably stoichiometric.
  • the cycloaliphatic diamine and the dicarboxylic acid each comprise from 4 to 36 carbon atoms and advantageously from 6 to 18 carbon atoms.
  • the cycloaliphatic diamine may be chosen from bis (3,5-dialkyl-4-aminocyclohexyl) -methane, bis (3,5-dialkyl-4-aminocyclohexyl) ethane and bis (3,5-dialkyl-4-aminocyclohexyl) ) -propane, bis (3,5-dialkyl-4-aminocyclohexyl) butane, bis (3-methyl-4-aminocyclohexyl) -methane or 3'-dimethyl-4,4'-diamino-dicyclohexyl methane commonly referred to as "BMACM” or "MACM” (and noted B hereinafter), p-bis (aminocyclohexyl) -methane commonly known as "PACM” (and noted hereinafter P), isopropylidene di (cyclohexylamine) commonly referred to as "PACP”, isophorone di
  • the cycloaliphatic diamine of the XY unit is chosen from 3,3'-dimethyl-4,4'-diamino-dicyclohexylmethane (B), p-bis (aminocyclohexyl) methane (P) and isophoronediamine (IPD). .
  • the cycloaliphatic diamine of the XY unit is a bicycloaliphatic diamine, in particular chosen from 3,3'-dimethyl-4,4'-diamino-dicyclohexylmethane (B), p-bis (aminocyclohexyl) methane (P).
  • the dicarboxylic acid may be chosen from linear or branched aliphatic dicarboxylic acids, cycloaliphatic dicarboxylic acids and aromatic dicarboxylic acids.
  • the dicarboxylic acid may be chosen from linear aliphatic dicarboxylic acids, cycloaliphatic dicarboxylic acids and aromatic dicarboxylic acids.
  • the dicarboxylic acid is aliphatic and linear, it can be chosen from succinic acid (4), pentanedioic acid (5), adipic acid (6), heptanedioic acid (7), acid octanedioic acid (8), azelaic acid (9), sebacic acid (10), undecanedioic acid (1 1), dodecanedioic acid (12), brassylic acid (13), tetradecanedioic acid (14), hexadecanedioic acid (16), octadecanedioic acid (18), octadecenedioic acid (18), eicosanedioic acid (20), docosanedioic acid (22) and fatty acid dimers containing 36 carbons.
  • succinic acid (4) pentanedioic acid (5), adipic acid (6), heptanedioic acid (7), acid
  • the fatty acid dimers mentioned above are dimerized fatty acids obtained by oligomerization or polymerization of unsaturated monobasic fatty acids with a long hydrocarbon chain (such as linoleic acid and oleic acid), as described in particular in the document EP 0 471 566.
  • the dicarboxylic acid of the XY unit is an aliphatic dicarboxylic acid chosen from adipic acid (6), decanedioic acid (10), dodecanedioic acid (12) and tetradecanedioic acid (14). .
  • copolyamides A XY when an aliphatic dicarboxylic acid is used, particular mention will be made of copolyamides corresponding to one of the formulas chosen from 1 1 / B.6, 1 1 / P.6 , 1 1 / IPD.6, 12 / B.6, 12 / P.6, 12 / IPD.6, 1 1 / B.10, 1 1 / P.10, 1 1 / IPD.10, 12 / B .10, 12 / P.10,
  • the dicarboxylic acid when it is cycloaliphatic, it may comprise the following carbon skeletons: norbornyl methane, cyclohexane, cyclohexylmethane, dicyclohexylmethane, dicyclohexylpropane, di (methylcyclohexyl) or di (methylcyclohexyl) propane.
  • the dicarboxylic acid When the dicarboxylic acid is aromatic, it may be chosen from terephthalic acid (denoted T), isophthalic acid (denoted I) and a naphthalenic acid.
  • the dicarboxylic acid of the X.Y unit is an aromatic dicarboxylic acid, preferably isophthalic acid (I).
  • the X.Y repeating unit is obtained from at least one cycloaliphatic diamine, in particular a bicycloaliphatic diamine and a single dicarboxylic acid, this dicarboxylic acid being preferably an aromatic dicarboxylic acid.
  • the repeating unit X.Y is obtained from a single cycloaliphatic diamine, in particular a bicycloaliphatic diamine, and a single dicarboxylic acid, this dicarboxylic acid being preferably an aromatic dicarboxylic acid.
  • the copolyamide according to the invention consists of only two repeating units A and X.Y:
  • repeating unit A being a unit obtained either from a single aminocarboxylic acid or from a single lactam
  • the repeating unit being obtained from the polycondensation of a single cycloaliphatic diamine, in particular a single bicycloaliphatic diamine and a single dicarboxylic acid, this dicarboxylic acid being preferably an aromatic dicarboxylic acid.
  • the invention also relates to a process for preparing a copolyamide as defined above.
  • This process comprises at least one step of polycondensation of the comonomers leading to the repeating units A and XY, that is to say that it comprises at least one polycondensation step of at least one aminocarboxylic acid and / or at least one lactam with at least one cycloaliphatic diamine, in particular a bicycloaliphatic diamine and at least one dicarboxylic acid, especially a dicarboxylic acid chosen from linear aliphatic dicarboxylic acids, cycloaliphatic dicarboxylic acids and aromatic dicarboxylic acids.
  • the invention also relates to a composition comprising at least one copolyamide as described above.
  • a composition according to the invention may comprise, in addition to the copolyamide that has just been described, at least one second polymer.
  • this second polymer may be chosen from a semi-crystalline polyamide, an amorphous polyamide, a semi-crystalline copolyamide, an amorphous copolyamide, a polyetheramide, a polyetheramide, a polyesteramide and their mixtures.
  • composition according to the invention may also comprise at least one additive.
  • This additive may especially be chosen from fillers, fibers, dyes, stabilizers (in particular UV stabilizers), plasticizers, impact modifiers, surfactants, pigments, brighteners, antioxidants and waxes. and their mixtures.
  • fillers there may be mentioned talc, silica, carbon black, carbon nanotubes, expanded graphite, titanium oxide or glass beads.
  • copolyamide according to the invention or the composition according to the invention can be used to form a structure.
  • This structure may be monolayer when it is formed only copolyamide or the composition according to the invention.
  • This structure may also be a multilayer structure, when it comprises at least two layers and that at least one of the various layers forming the structure is formed from the copolyamide or the composition according to the invention.
  • the structure may especially be in the form of fibers, a film, a sheet, a tube, a hollow body, a molded part or an injected part.
  • Such structures particularly when in the form of film or sheet, may be decorated. These structures can be used to make objects, especially with the implementation of an over-injection step for obtaining parts.
  • copolyamide according to the invention or the composition according to the invention can advantageously be used for the manufacture of a transparent molded article.
  • Such an article may be a sole of a shoe or a constituent element of a shoe sole, in particular a sole of a sports shoe or a sole element of a sports shoe.
  • copolyamide according to the invention or the composition according to the invention can also be used for the manufacture of ski tops; in particular, the copolyamide or the composition may be converted into films or sheets, the latter possibly being decorated, and then implemented by overmolding processes.
  • copolyamide according to the invention or the composition according to the invention can also be used for the manufacture of photovoltaic panels.
  • the present invention finally relates to a shoe, and in particular a sports shoe, this shoe comprising a sole.
  • this sole is made in whole or in part from the copolyamide or the composition according to the invention.
  • sole the sole in its general sense, but also elements of the shoe and the damping system, including the midsole or outsole.
  • copolyamides 11, 12, C1, C2 and C3 are as follows:
  • the copolyamide 11 was prepared from the weight contents of the following various compounds:
  • hypophosphorous acid H 3 PO 2
  • the above comonomers are introduced into a 92 I autoclave reactor which, once closed, is inerted under nitrogen and heated with stirring (40 rpm) at 240 ° C. under a pressure of 30 bar. The pressure is then decreased to atmospheric pressure to obtain a temperature of 270 ° C. The reactor is then degassed by a nitrogen sweep to reach the pair giving an inherent viscosity of between 1.10 to 1.60 dl / g (the inherent viscosity being measured from 0.5 g of copolyamide solubilized at 25.degree. metacresol).
  • the copolyamide obtained is then extruded in the form of rods, cooled in a water tray at room temperature, and then granulated.
  • the granules obtained are then dried at 80 ° C. for 12 hours under vacuum to reach a moisture content of less than 0.1%.
  • Flexural modulus Traction test specimens were made from copolyamides 11, 12 and C1 to C3 to determine flexural modulus values in accordance with ISO 527. The desired flexural modulus should be between 1000 and 1500 MPa.
  • Ross Flex fatigue test: this test is performed according to ASTM D1052. 2 mm thick pieces were made from the copolyamides 11, I2 and C1 to C3. These parts were pierced with a 2.5 mm diameter hole and then conditioned for 15 days at 23 ° C at 50% relative humidity. By this test called “Ross Flex", one determines the number of times at the end of which the piece, bent at the height of the hole at 60 ° and at a temperature of -10 °, breaks. It is considered that the part fulfills the conditions of this test when the number of cycles is greater than or equal to 50000.
  • copolyamides 11 and 12 meet the criteria of transparency, rigidity and the so-called "Ross Flex" test.
  • the molding transformation is quite satisfactory.
  • copolyamides C2 and C3 it is observed that the product is long to crystallize, which implies a high cycle time. In addition, traces of flow are observed on the molded parts.

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Description

COPOLYAMIDE, COMPOSITION COMPRENANT UN TEL COPOLYAMIDE
ET LEURS UTILISATIONS
La présente invention se rapporte à un copolyamide, à son procédé de préparation ainsi qu'à ses utilisations, notamment dans la fabrication d'objets divers combinant transparence, facilité de décoration et résistance mécanique aux sollicitations répétées. Parmi ces objets, on peut citer les biens de consommation courante tels que des articles de sport et, plus particulièrement des chaussures de sport.
L'invention se rapporte également à une composition comprenant un tel copolyamide ainsi qu'aux utilisations de cette composition, notamment dans la fabrication de tout ou partie des objets mentionnés ci-dessus.
La présente invention se rapporte enfin à une chaussure, et notamment à une chaussure de sport mettant en œuvre ce copolyamide ou cette composition.
[L'art antérieur et le problème technique]
Dans le domaine de la chaussure, et notamment dans le domaine du sport, on cherche actuellement à réaliser des semelles qui soient relativement rigides, qui répondent à un test de fatigue connu sous la dénomination "Ross Flex" et qui, en outre, soient transparentes.
Par le terme de "semelle", on entend dans la présente description, la semelle dans son acception générale, mais également des éléments de la chaussure et du système d'amortissement, et notamment la semelle intermédiaire ou la semelle externe.
Différents polymères thermoplastiques sont actuellement disponibles sur le marché pour la réalisation de semelles de chaussures de sport. Parmi ces polymères, les polyamides sont couramment utilisés, en particulier les polyamides amorphes.
De tels polyamides sont particulièrement intéressants car ils présentent de très bonnes propriétés mécaniques et sont en outre transparents. Toutefois, ils ne répondent pas au test de fatigue "Ross Flex" et ne peuvent donc pas être utilisés pour la réalisation de pièces sollicitées en flexion à répétition.
D'autres polymères transparents, qui répondent par ailleurs au test de fatigue, sont couramment utilisés pour la réalisation des semelles de chaussures de sport : il s'agit de copolymères à blocs polyamides et blocs polyéthers, connus sous la dénomination commerciale Pebax®. Toutefois, ces polymères sont trop souples au regard des exigences requises.
Il y a donc un besoin réel de trouver un polymère permettant de répondre simultanément aux trois critères cités ci-dessus, à savoir :
- être suffisamment rigides et présenter un module de flexion compris entre
1000 et 1500 MPa (mesuré selon la norme ISO...),
- être transparents, c'est-à-dire présenter un coefficient de transmission lumineuse supérieur ou égal à 75% (mesuré à une longueur d'onde de 560 nm et pour une épaisseur de plaque de 2 mm), et
- répondre au test de fatigue "Ross Flex" qui sera détaillé plus loin.
Le document US 2008/01 19632 décrit une composition transparente comprenant un copolyamide pour la fabrication d'articles transparents imprimables. Ces articles se présentent plus particulièrement sous la forme de films destinés à constituer des dessus de skis. Le copolyamide de la composition comprend :
- de 65 à 99% mol d'un mélange équimolaire composé d'une diamine aliphatique linéaire et d'un acide dicarboxylique aliphatique linéaire, ce mélange comprenant un nombre moyen d'atomes de carbone compris entre 8 et 12,
- de 1 à 35% mol d'un mélange équimolaire d'une diamine cycloaliphatique et d'un acide dicarboxylique.
Un tel copolyamide répond aux trois critères de rigidité, de transparence et de fatigue énoncés ci-dessus. Toutefois, la transformation ou mise en forme d'un tel copolyamide par moulage n'est pas du tout satisfaisante. On observe en effet non seulement la formation de bulles dans la masse moulée, mais l'opération de démoulage est difficile, le copolyamide collant aux parois du moule. Par conséquent, l'utilisation d'un tel copolyamide pour la réalisation, par moulage, de semelles de chaussure n'est pas envisageable.
Le but de la présente invention est donc de proposer un polymère qui satisfasse simultanément les trois critères de rigidité, de transparence et de fatigue ci- dessus et qui puisse être facilement mis en œuvre par moulage, en particulier pour la réalisation d'articles moulés tels qu'une semelle de chaussure.
[Brève description de l'invention] Ce but est atteint par un copolyamide comprenant au moins deux motifs répétitifs distincts répondant à la formulation générale suivante :
A/X.Y
dans laquelle :
. A est un motif répétitif aliphatique choisi parmi un motif obtenu à partir d'au moins un aminoacide et un motif obtenu à partir d'au moins un lactame, et X.Y désigne un motif répétitif obtenu à partir de la polycondensation d'au moins une diamine cycloaliphatique et d'au moins un acide dicarboxylique comprenant de 4 à 36 atomes de carbone, avantageusement de 6 à 18 atomes de carbone,
Selon l'invention, la proportion pondérale en motif A dans le copolyamide A X.Y est supérieure ou égale à 91 %.
En effet, on observe qu'à partir de 91 % de teneur pondérale en motif répétitif A dans le copolyamide A/X.Y, les motifs répétitifs A et X.Y étant tels que définis ci- dessus, les critères de rigidité, de transparence et de fatigue sont atteints et ce, quelles que soient les conditions de transformation. En particulier, la mise en œuvre par moulage est tout à fait satisfaisante : aucun gauchissement ("warpage" en anglais) de la masse moulée n'est observable. Pour une teneur pondérale inférieure à 91 %, on observe au contraire que le copolyamide ne répond plus au test de fatigue "Ross Flex".
D'autres caractéristiques, aspects, objets et avantages de la présente invention apparaîtront encore plus clairement à la lecture de la description et des exemples qui suivent.
En particulier, la présente invention porte également sur un procédé de préparation d'un copolyamide, à ses utilisations ainsi qu'à une composition comprenant un tel copolyamide et aux utilisations d'une telle composition.
La présente invention se rapporte également à une chaussure, et notamment à une chaussure de sport.
Il est précisé que les expressions "compris entre... et ..." et "comprenant de ... à ..." utilisées dans les paragraphes précédents, mais également dans la suite de la présente description, doivent s'entendre comme incluant chacune des bornes mentionnées.
[Description détaillée de l'invention] Le copolyamide selon l'invention comprend au moins deux motifs répétitifs distincts répondant à la formulation générale suivante :
A/X.Y
dans laquelle :
. A est un motif répétitif aliphatique choisi parmi un motif obtenu à partir d'au moins un aminoacide et un motif obtenu à partir d'au moins un lactame, et X.Y désigne un motif répétitif obtenu à partir de la polycondensation d'au moins une diamine cycloaliphatique et d'au moins un acide dicarboxylique comprenant de 4 à 36 atomes de carbone, avantageusement de 6 à 18 atomes de carbone.
Dans le copolyamide A X.Y, la proportion pondérale en motif répétitif A est supérieure ou égale à 91 %. Par conséquent, la teneur en motif répétitif X.Y est inférieure ou égale à 9%.
Cette proportion pondérale en motif A est avantageusement comprise entre 91 ,5% et 99%, avantageusement de 91 ,5% à 97%, plus préférentiellement entre 92% et 95%, particulièrement de 92 à 94% et avantageusement de 92 à 93,3%, le complément à 100% correspondant à la proportion pondérale du motif répétitif X.Y.
Motif répétitif A
Dans une première variante de l'invention, le motif répétitif A est obtenu à partir d'un acide aminocarboxylique comprenant de 9 à 12 atomes de carbone. Il peut ainsi être choisi parmi l'acide 9-aminononanoïque (noté 9), l'acide 10- aminodécanoïque (noté 10), l'acide 1 1 -aminoundécanoïque (noté 1 1 ) et l'acide 12- aminododécanoïque (noté 12).
Préférentiellement, le motif répétitif A est obtenu à partir de l'acide 1 1 - aminoundécanoïque (1 1 ).
Dans une deuxième variante de l'invention, le motif répétitif A est obtenu à partir d'un lactame comprenant de 9 à 12 atomes de carbone. Il peut ainsi être choisi parmi le décanolactame (noté 10), l'undécanolactame (noté 1 1 ) et le laurolactame ou lauryllactame (noté 12).
Préférentiellement, le motif répétitif A est obtenu à partir du lauryllactame (12).
De manière plus particulièrement préférée, le motif répétitif A est obtenu à partir d'un seul acide aminocarboxylique ou d'un seul lactame. Toutefois, on peut tout à fait envisager de mettre en œuvre, pour l'obtention de ce même motif A, un mélange de deux ou de plusieurs acides aminocarboxyliques, un mélange de deux ou de plusieurs lactames, mais également un mélange d'un, de deux ou de plusieurs acides aminocarboxyliques avec un, deux ou plusieurs lactames.
Motif répétitif X.Y
Le motif répétitif X.Y est un motif obtenu à partir de la polycondensation d'au moins une diamine cycloaliphatique et d'au moins un acide dicarboxylique.
Les proportions molaires en diamine cycloaliphatique et en acide dicarboxylique sont préférentiellement stœchiométriques.
La diamine cycloaliphatique ainsi que l'acide dicarboxylique comprennent chacun de 4 à 36 atomes de carbone et, avantageusement, de 6 à 18 atomes de carbone.
La diamine cycloaliphatique peut être choisie parmi le bis(3,5-dialkyl-4- aminocyclohexyl)-méthane, le bis(3,5-dialkyl-4-aminocyclohexyl)éthane, le bis(3,5- dialkyl-4-aminocyclohexyl)-propane, le bis(3,5-dialkyl-4-aminocyclo-hexyl)-butane, le bis-(3-méthyl-4-aminocyclohexyl)-méthane ou 3'-diméthyl-4,4'-diamino-dicyclohexyl- méthane couramment dénommé "BMACM" ou "MACM" (et noté B ci-après), le p- bis(aminocyclohexyl)-méthane couramment dénommé "PACM" (et noté P ci-après), l'isopropylidènedi(cyclohexylamine) couramment dénommé "PACP", l'isophorone- diamine (notée IPD ci-après) et le 2,6-bis(amino méthyl)norbornane couramment dénommé "BAMN".
Avantageusement, la diamine cycloaliphatique du motif X.Y est choisie parmi le 3,3'-diméthyl-4,4'-diamino-dicyclohexylméthane (B), le p-bis(aminocyclohexyl)- methane (P) et l'isophoronediamine (IPD).
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, la diamine cycloaliphatique du motif X.Y est une diamine bicycloaliphatique, en particulier choisie parmi le 3,3'-diméthyl-4,4'-diamino-dicyclohexylméthane (B), le p-bis(aminocyclohexyl)- methane (P).
L'acide dicarboxylique peut être choisi parmi les acides dicarboxyliques aliphatiques, linéaires ou ramifiés, les acides dicarboxyliques cycloaliphatiques et les acides dicarboxyliques aromatiques.
Avantageusement l'acide dicarboxylique peut être choisi parmi les acides dicarboxyliques aliphatiques linéaires, les acides dicarboxyliques cycloaliphatiques et les acides dicarboxyliques aromatiques.
Lorsque l'acide dicarboxylique est aliphatique et linéaire, il peut être choisi parmi l'acide succinique (4), l'acide pentanedioïque (5), l'acide adipique (6), l'acide heptanedioïque (7), l'acide octanedioïque (8), l'acide azélaïque (9), l'acide sébacique (10), l'acide undécanedioïque (1 1 ), l'acide dodécanedioïque (12), l'acide brassylique (13), l'acide tétradécanedioïque (14), l'acide hexadécanedioïque (16), l'acide octadécanedioïque (18), l'acide octadécènedioïque (18), l'acide eicosanedioïque (20), l'acide docosanedioïque (22) et les dimères d'acides gras contenant 36 carbones.
Les dimères d'acides gras mentionnés ci-dessus sont des acides gras dimérisés obtenus par oligomérisation ou polymérisation d'acides gras monobasiques insaturés à longue chaîne hydrocarbonée (tels que l'acide linoléïque et l'acide oléïque), comme décrit notamment dans le document EP 0 471 566.
Dans une version avantageuse, l'acide dicarboxylique du motif X.Y est un acide dicarboxylique aliphatique choisi parmi l'acide adipique (6), l'acide décanedioïque (10), l'acide dodécanedioïque (12) et l'acide tétradécanedioïque (14).
Parmi toutes les combinaisons possibles pour les copolyamides A X.Y, lorsqu'un acide dicarboxylique aliphatique est mis en œuvre, on retiendra en particulier les copolyamides répondant à l'une des formules choisies parmi 1 1/B.6, 1 1/P.6, 1 1/IPD.6, 12/B.6, 12/P.6, 12/IPD.6, 1 1/B.10, 1 1/P.10, 1 1/IPD.10, 12/B.10, 12/P.10,
12/IPD.10, 1 1/B.14, 1 1/P.14, 1 1/IPD.14, 12/B.14, 12/P.14, 12/IPD.14,...
Lorsque l'acide dicarboxylique est cycloaliphatique, il peut comporter les squelettes carbonés suivants : norbornyl méthane, cyclohexane, cyclohexylméthane, dicyclohexylméthane, dicyclohexylpropane, di(méthylcyclohexyl) ou di(méthylcyclo- hexyl)propane.
Lorsque l'acide dicarboxylique est aromatique, il peut être choisi parmi l'acide téréphtalique (noté T), l'acide isophtalique (noté I) et un acide naphtalénique.
Dans une version avantageuse, l'acide dicarboxylique du motif X.Y est un acide dicarboxylique aromatique, de préférence l'acide isophtalique (I).
Parmi toutes les combinaisons possibles pour les copolyamides A X.Y, lorsqu'un acide dicarboxylique aromatique est mis en œuvre, on retiendra en particulier les copolyamides répondant à l'une des formules choisies parmi 1 1/B.T, 1 1/B.I, 12/B.T, 12/B.I, 1 1/P.T, 1 1/P.I, 12/P.T, 12/P.I, 1 1/IPD.T, 1 1/IPD.I, 12/IPD.T et 12/IPD.I, plus particulièrement les copolyamides répondant à l'une des formules choisies parmi 1 1/B.T, 1 1/B.I, 12/B.T, 12/B.I, 1 1/P.T, 1 1/P.I, 12/P.T, 12/P.I, avantageusement 1 1/B.T, 1 1/P.T, 1 1/P.I, 12 P.T, 12 P.I,
De manière avantageuse, le motif répétitif X.Y est obtenu à partir d'au moins une diamine cycloaliphatique, notamment une diamine bicycloaliphatique et d'un seul acide dicarboxylique, cet acide dicarboxylique étant de préférence un acide dicarboxylique aromatique.
De manière préférée, le motif répétitif X.Y est obtenu à partir d'une seule diamine cycloaliphatique, notamment une diamine bicycloaliphatique, et d'un seul acide dicarboxylique, cet acide dicarboxylique étant de préférence un acide dicarboxylique aromatique.
Toutefois, on peut tout à fait envisager de mettre en œuvre, pour l'obtention de ce même motif répétitif X.Y, un mélange d'une, de deux ou de plusieurs diamines cycloaliphatiques, notamment un mélange d'une, de deux ou de plusieurs diamines bicycloaliphatiques avec un, deux ou plusieurs acides dicarboxyliques.
De manière plus particulièrement préférée, le copolyamide selon l'invention est constitué de deux seuls motifs répétitifs A et X.Y :
le motif répétitif A étant un motif obtenu soit à partir d'un seul acide aminocarboxylique, soit à partir d'un seul lactame,
le motif répétitif étant obtenu à partir de la polycondensation d'une seule diamine cycloaliphatique, notamment une seule diamine bicycloaliphatique et d'un seul acide dicarboxylique, cet acide dicarboxylique étant de préférence un acide dicarboxylique aromatique.
L'invention porte également sur un procédé de préparation d'un copolyamide tel que défini ci-dessus. Ce procédé comprend au moins une étape de polycondensation des co-monomères conduisant aux motifs répétitifs A et X.Y, c'est-à- dire qu'il comprend au moins une étape de polycondensation d'au moins un acide aminocarboxylique et/ou d'au moins un lactame avec au moins une diamine cycloaliphatique, notamment une diamine bicycloaliphatique et au moins un acide dicarboxylique, notamment un acide dicarboxylique choisi parmi les acides dicarboxyliques aliphatiques linéaires, les acides dicarboxyliques cycloaliphatiques et les acides dicarboxyliques aromatiques.
L'invention se rapporte également à une composition comprenant au moins un copolyamide tel que décrit précédemment. Une composition conforme à l'invention peut comprendre, en plus du copolyamide que l'on vient de décrire, au moins un deuxième polymère.
Avantageusement, ce deuxième polymère peut être choisi parmi un polyamide semi-cristallin, un polyamide amorphe, un copolyamide semi-cristallin, un copolyamide amorphe, un polyetheramide, un polyétheramide, un polyesteramide et leurs mélanges.
La composition selon l'invention peut également comprendre en outre au moins un additif.
Cet additif peut notamment être choisi parmi les charges, les fibres, les colorants, les stabilisants (notamment les stabilisants UV), les plastifiants, les modifiants-chocs, les agents tensioactifs, les pigments, les azurants, les anti-oxydants, les cires naturelles et leurs mélanges.
Parmi les charges, on peut notamment citer le talc, la silice, le noir de carbone, les nanotubes de carbone, le graphite expansé, l'oxyde de titane ou encore les billes de verre.
Le copolyamide selon l'invention ou encore la composition selon l'invention peut être utilisé(e) pour constituer une structure.
Cette structure peut être monocouche lorsqu'elle n'est formée que du copolyamide ou que de la composition selon l'invention.
Cette structure peut également être une structure multicouche, lorsqu'elle comprend au moins deux couches et que l'une au moins des différentes couches formant la structure est formée du copolyamide ou de la composition selon l'invention.
La structure, qu'elle soit monocouche ou multicouche, peut notamment se présenter sous la forme de fibres, d'un film, d'une feuille, d'un tube, d'un corps creux, d'une pièce moulée ou d'une pièce injectée.
De telles structures, en particulier lorsqu'elles se présentent sous la forme de film ou de feuille, peuvent être décorées. Ces structures peuvent être utilisées pour fabriquer des objets, notamment avec la mise d'une étape de sur-injection pour l'obtention de pièces.
Le copolyamide selon l'invention ou encore la composition selon l'invention peut avantageusement être utilisé(e) pour la fabrication d'un article moulé transparent. Un tel article peut être une semelle de chaussure ou un élément constitutif d'une semelle de chaussure, en particulier une semelle de chaussure de sport ou un élément de semelle de chaussure de sport.
Le copolyamide selon l'invention ou encore la composition selon l'invention peut encore être utilisé(e) pour la fabrication de dessus de ski ; en particulier, le copolyamide ou la composition peut être transformé(e) en films ou feuilles, ces derniers pouvant éventuellement être décorés, puis mis en œuvre par des procédés de surmoulage.
Le copolyamide selon l'invention ou encore la composition selon l'invention peut également être utilisé(e) pour la fabrication de panneaux photovoltaïques.
La présente invention concerne enfin une chaussure, et notamment une chaussure de sport, cette chaussure comprenant une semelle. Selon l'invention, cette semelle est constituée en tout ou partie à partir du copolyamide ou de la composition selon l'invention.
On rappelle que, dans le présent texte, on entend par "semelle", la semelle dans son acception générale, mais également des éléments de la chaussure et du système d'amortissement, et notamment la semelle intermédiaire ou la semelle externe.
La présente invention va être maintenant décrite dans les exemples ci- dessous, de tels exemples étant donnés à but uniquement illustratif et étant bien évidemment non limitatifs.
[Exemples]
Préparation des copolyamides 11 , 12 selon l'invention et C1 à C3 comparatifs
Les co-monomères utilisés pour la synthèse des copolyamides 11 , 12, C1 , C2 et C3 sont les suivants :
- l'acide 1 1 -aminoundécanoïque (noté A1 1 )
- la décanediamine (notée DA10)
- l'acide décanedioïque (noté DC10)
- le bis-(3-méthyl-4-aminocyclohexyl)-méthane (noté B),
- l'acide isophtalique (noté I)
- l'acide adipique (noté DC6)
Les proportions molaires et pondérales de ces différents copolyamides sont reportées dans le Tableau 1 ci-dessous. Le procédé de préparation, transposable pour l'ensemble des copolyamides synthétisés, va maintenant être décrit de manière détaillée pour le copolyamide 11 .
Le copolyamide 11 a été préparé à partir des teneurs pondérales des différents composés suivants :
- 30,54 kg d'acide 1 1 -aminoundécanoïque (25 mol)
- 1 ,45 kg de bis-(3-méthyl-4-aminocyclohexyl)-méthane (1 mol)
- 1 ,01 kg d'acide isophtalique (1 mol)
- 214,5 g d'acide stéarique
- 6,6 g d'acide hypophosphoreux (H3P02) à 50% dans l'eau
- 4 kg d'eau
Les co-monomères ci-dessus sont introduits dans un réacteur autoclave de 92 I qui, une fois fermé, est inerté sous azote et chauffé sous agitation (40 tr/min) à 240°C sous une pression de 30 bars. La pression est ensuite diminuée jusqu'à la pression atmosphérique pour obtenir une température de 270°C. Le réacteur est alors dégazé par un balayage d'azote pour atteindre le couple donnant une viscosité inhérente comprise entre 1 .10 à 1 .60 dl/g (la viscosité inhérente étant mesurée à partir de 0.5 g de copolyamide solubilisé à 25°C dans le métacrésol).
Le copolyamide obtenu est alors extrudé sous forme de joncs, refroidi dans un bac à eau à température ambiante, puis granulé.
Les granulés obtenus sont ensuite séchés à 80°C pendant 12h sous vide, pour atteindre une teneur en humidité inférieure à 0,1 %.
Tests conduits
Mesure de la transparence : on a réalisé des plaques de 2 mm d'épaisseur à partir des copolyamides 11 , 12 et C1 à C3. On a mesuré, selon la norme ISO 13468, le pourcentage de lumière transmise ou réfléchie à la longueur d'onde de 560 nm sur des plaques de 2 mm préparées à partir des copolyamides. On considère que le copolyamide est transparent à partir de 70% de transmission lumineuse.
Module de flexion : on a réalisé des éprouvettes de traction à partir des copolyamides 11 , 12 et C1 à C3 pour déterminer les valeurs de modules de flexion, conformément à la norme ISO 527. Le module de flexion recherché doit être compris entre 1000 et 1500 MPa.
Test de fatigue dit "Ross Flex" : ce test est réalisé conformément à la norme ASTM D1052. On a réalisé des pièces de 2 mm d'épaisseur à partir des copolyamides 11 , I2 et C1 à C3. Ces pièces ont été percées d'un trou de 2.5 mm de diamètre puis conditionnées pendant 15 jours à 23°C sous 50% d'humidité relative. Par ce test dit "Ross Flex", on détermine le nombre de fois au bout duquel la pièce, pliée à la hauteur du trou à 60° et à une température de -10°, casse. On considère que la pièce remplit les conditions de ce test lorsque le nombre de cycles est supérieur ou égal à 50000.
Evaluation de la transformation par moulage : les copolyamides 11 , 12 et C1 à C3 ont été injectés, dans un moule à 40°C, à une température comprise entre 250 et 270°C et maintenus dans ce moule pendant 25 s. Après un temps de refroidissement de 20 s, les pièces ont été démoulées. Les observations faites lors de l'étape de démoulage et sur l'aspect des pièces moulées obtenues sont rapportées dans le Tableau 1 ci-dessous.
Exemples C1 C2 C3 11 12
A1 1 20 - - 25 26
DA10 - 10.75 13.5 - -
DC10 - 10.75 13.5 - -
B 1 1 1 1 1
I 1 1 1 1 -
DC6 - - - - 1 motif A (% poids) 90.8 90.8 92.6 92.5 93.1
Transparence (%) 80 90 85 80 78
Module de flexion (MPa) 1 175-1282 >1000 >1000 1 142-1295 >1000
Ross Flex casse casse >50000 >50000 >50000
Moulage ++ - bulles, colle ++ ++
Warpage oui oui non non non
Tableau 1
On observe que les copolyamides 11 et 12, conformes à l'invention, répondent aux critères de transparence, de rigidité et au test dit "Ross Flex". En outre, contrairement à l'exemple comparatif C3 où l'on observe la formation du bulles dans la matière moulée et pour lequel l'étape de démoulage est rendue difficile par le fait que le copolyamide colle aux parois du moule, la transformation par moulage est tout à fait satisfaisante. Pour les copolyamides C2 et C3, on observe que le produit est long à cristalliser, ce qui implique un temps de cycle élevé. En outre, on observe des traces d'écoulement sur les pièces moulées.

Claims

Revendications
1 . Copolyamide comprenant au moins deux motifs répétitifs distincts répondant à la formulation générale suivante :
A/X.Y
dans laquelle :
. A est un motif répétitif aliphatique choisi parmi un motif obtenu à partir d'au moins un aminoacide et un motif obtenu à partir d'au moins un lactame, et
X.Y désigne un motif répétitif obtenu à partir de la polycondensation d'au moins une diamine cycloaliphatique et d'au moins un acide dicarboxylique comprenant de 4 à 36 atomes de carbone, avantageusement de 6 à 18 atomes de carbone,
caractérisé en ce que la proportion pondérale en motif A dans le copolyamide A/X.Y est supérieure ou égale à 91 %.
2. Copolyamide selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le motif répétitif A est obtenu à partir d'un acide aminocarboxylique comprenant de 9 à 12 atomes de carbone, préférentiellement l'acide 1 1 -aminoundécanoïque (1 1 ).
3. Copolyamide selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le motif répétitif A est obtenu à partir d'un lactame comprenant de 9 à 12 atomes de carbone, préférentiellement le lauryllactame (12).
4. Copolyamide selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la diamine cycloaliphatique du motif X.Y est choisie parmi le 3,3'- diméthyl-4,4'-diamino-dicyclohexylméthane (B), le p-bis(aminocyclohexyl)-methane (P) et l'isophoronediamine (IPD).
5. Copolyamide selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'acide dicarboxylique du motif X.Y est un acide dicarboxylique aliphatique, avantageusement choisi parmi l'acide adipique, l'acide dodécanedioïque, l'acide tétradécanedioïque et l'acide hexadécanedioïque.
6. Copolyamide selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il répond à la formule 11/B.6, 11/P.6, 11/IPD.6, 12/B.6, 12/P.6, 12/IPD.6, 11/B.10, 11/P.10, 11/IPD.10, 12/B.10, 12/P.10, 12/IPD.10, 11/B.14, 11/P.14, 11/IPD.14, 12/B.14, 12/P.14 et 12/IPD.14.
7. Copolyamide selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'acide dicarboxylique du motif X.Y est un acide dicarboxylique aromatique, avantageusement choisi parmi l'acide téréphtalique (T), l'acide isophtalique (I) et un acide naphtalénique, préférentiellement l'acide isophtalique (I).
8. Copolyamide selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 et 7, caractérisé en ce qu'il répond à la formule 1 1/B.T, 11/B.I, 12/B.T, 12 B.I, 11/P.T, 11/P.I,
12/P.T, 12/P.I, 11/IPD.T, 11/IPD.I, 12/IPD.T et 12/IPD.I.
9. Procédé de préparation du copolyamide selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de polycondensation des co-monomères conduisant aux motifs répétitifs A et X.Y.
10. Composition comprenant au moins un copolyamide selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
11. Composition selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un additif, cet additif étant choisi parmi les charges, les fibres, les colorants, les stabilisants, notamment UV, les plastifiants, les modifiants chocs, les agents tensioactifs, les pigments, les azurants, les anti-oxydants, les cires naturelles et leurs mélanges.
12. Utilisation d'un copolyamide selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 ou d'une composition selon l'une quelconque des revendications 10 et 1 pour constituer une structure monocouche ou au moins une couche d'une structure multicouche.
13. Utilisation selon la revendication 12, caractérisée en ce que la structure se présente sous la forme de fibres, d'un film, d'une feuille, d'un tube, d'un corps creux, d'une pièce moulée ou d'une pièce injectée.
14. Utilisation d'un polyamide selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 ou d'une composition selon l'une quelconque des revendications 10 à 11 pour la fabrication d'un article moulé transparent, tel qu'une semelle de chaussure ou un élément de semelle de chaussure, en particulier d'une chaussure de sport.
15. Chaussure, notamment chaussure de sport, comprenant une semelle, ladite semelle étant réalisée en tout ou partie à partir d'un copolyamide selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 ou d'une composition selon l'une quelconque des revendications 10 à 11.
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