Brevet FR2050511A1 — publié le 19710402

La présente invention concerne des matières à mouler thermoplastiques à base de polyesters saturés. On sait qu'il est possible de mouler par injection des polyesters dérivant d'acides dicarboxyliques aroma-5 tiques et de diols aliphatiques ou cycloaliphatiques de façon à obtenir des pièces moulées à structure cristalline. Le polyester de l'acide téréphtalique et de l'éthylène-glycol est particulièrement important du point de vue technique. Cependant, certaines exigences doivent être satisfaites pour obtenir une matière 10 à mouler utilisable à l'échelle industrielle à partir de la matière brute à base de polyester qui est utilisé comme composé de départ pour la matière à mouler. Par exemple, le polyester doit cristalliser rapidement dans le moule pour que la matière soit très dure, ait une bonne stabilité dimensionnelle et une bonne 15 stabilité dans le moule, propriétés caractéristiques pour cette matière. De plus, la machine à injection doit opérer automatiquement, c'est-à-dire les pièces moulées doivent tomber du moule sans aide manuelle. Ces exigences peuvent partiellement être satisfaites approximativement en ajustant la machine de manière 20 correspondante. Par exemple, le chauffage du moule accélère nettement la vitesse de cristallisation. Cependant, le chauffage du moule augmente l'adhérence au moule des pièces moulées à base de polyester qui ne sont pas encore rigide c'est-à-dire qu'il ne suffit pas d'ajuster la machine pour obtenir des pièces 25 moulées irréprochables. C'est la matière brute à base de polyester qui doit être modifiée de manière convenable par des additifs. Ainsi, dans le brevet britannique N° 1 104 089, on ajoute au polytéréphtalate d'éthylène-glycol par mélange des matières minérales solides finement divisées pour augmenter la 30 vitesse de cristallisation. Cependant, des adjuvants favorisant la cristallisation n'ont pas en même temps un effet favorisant l'aptitude des pièces moulées à se séparer facilement du moule. Il est important de faciliter le démoulage des pièces moulées à base de polyesters thermoplastiques. 35 Or la Demanderesse a trouvé que des matières à mouler thermoplastiques qui sont constituées par a) des polyesters linéaires saturés dérivant d'acides dicarboxyliques aromatiques, et éventuellement d'acides dicarboxyliques aliphatiques, pour une proportion d'au plus 10 # en 40 poids, et de diols aliphatiques ou cycloaliphatiques saturés, 70 24942 2 2050511 b) 0,05 à 2 % en poids, de préférence de 0,1 à 0,5 ^ en poids, par rapport aux polyesters, de matières solides inertes minérales ayant une grosseur de grains inférieure à 5 microns et c) 0,02 à 8 % en poids, de préférence 0,05 à 1 % en poids, par 5 rapport aux polyesters, d'un paraffine-mono-sulfonate alcalin qui peut contenir jusqu'à 0,5 % en poids d'un disulfonate provenant de la préparation et qui a de 8 à 30 atomes de carbone, de préférence de 10 à 18 atomes de carbone, les groupes sulfonates étant liés à n'importe quel atome de carbone 10 de la chaîne de carbone, ou alignement avec le précédent ci-dessus 0,02 à 8 ^ en poids, de préférence 0,05 % à 1 % en poids, par rapport au polyester, d'un oléfine-sulfonate alcalin contenant de 8 à 30 atomes de carbone, de préférence de 15 à 18 atomes de carbone, le groupe sulfonate étant lié 15 à l'atome de carbone oléfinique terminal selon la formule générale R-CH-CH-SO^Me, se prêtent particulièrement bien au moulage par injection. Les paraffine-sulfonates et oléfine-sulfonates 20 alcalins sont d'excellents agents de démoulage pour des pièces moulées à base de polyesters thermoplastiques. Lorsqu'on utilise ces agents de démoulage, même des pièces moulées compliquées tombent automatiquement du moule même avec de courts temps de séjour dans le moule, ce qui influe grandement sur la rentabilité du procédé. 25 En même temps, la qualité de la surface des pièces moulées obtenues est particulièrement bonne. Il est très important que ces agents de démoulage soient chimiquement inertes, n'augmentent pas la décomposition de la matière à base de polyester ni ne provoquent d'altération de teinte des pièces moulées. 30 Comme polyester linéaire^ on utilise de préfé rence le polytéréphtalate d'éthylène-glycol. On peut également utiliser d'autres polyesters, par exemple le polytéréphtalate du cyclohexane-1,4-diméthylol. On peut également utiliser des poly-téréphtalates d'éthylène-glycol modifiés, qui contiennent, 35 outre les motifs de. l'acide téréphtalique, d'autres motifs d'acides dicarboxyliques aromatiques ou même aliphatiques, par exemple l'acide isophtalique, l'acide naphtalène-1,6-dicarboxy-lique ou l'acide adipique. De plus, on peut utiliser des poly-téréphtalates d'éthylène-glycol modifiés qui contiennent, outre 40 l'éthylène-glycol, d'autres diols aliphatiques, par exemple le 70 24942 3 2050511 néopentyl-glycol ou le 1,4-butane-diol, comme constituants alcooliques. On peut également utiliser des polyesters dérivant d'acides hydroxy-carboxyliques. Les polyesters doivent avoir une viscosité spécifique réduite (mesurée sur une solution à 1 ^ 5 dans un mélange 60/40 de phénol et de tétrachloro-éthane à 25°C) comprise entre 0,9 et 1,6 dl/g. Les polyesters ayant une viscosité spécifique réduite comprise entre 1,1 et 1,5 dl/g conviennent particulièrement bien. On peut utiliser, comme matières solides minérales 10 inertes, par exemple dés silicates, tels que la poudre de verre, le talc et le kaolin, des oxydes métalliques, tels que l'oxyde de magnésium, le sesquioxyde d'antimoine, le bioxyde de titane, l'alumine ou le carbonate de calcium dont la grosseur des grains est inférieure à 5 microns. 15 Comme paraffine-sulfonates alcalins conviennent, par exemple, des sulfonates de sodium de paraffines à chaîne droite ou ramifiée contenant de 8 à 30 atomes de carbone, de préférence de 10 à 18 atomes de carbone. Un ou deux groupes sulfo-' nates de sodium peuvent être liés à n'importe quel atome de 20 carbone de la chaîne. Comme oléfine-sulfonates alcalins on utilise des a-oléfine-sulfonates de sodium dans lesquels un groupe sul-fonate de sodium est lié à 1'atome de carbone de la liaison double terminale, R-CH= CH-SO^Na. Comme radicaux R on peut citer des 25 radicaux aralkyles et alkyles saturés, à chaîne droite ou ramifiée, contenant de 6 à 28 atomes de carbone, de préférence de 8 à 16 atomes de carbone. Outre les sulfonates de sodium, on peut utiliser des sulfonates de lithium ou de potassiuiri. On peut employer des méthodes différentes pour 30 préparer la matière à mouler conforme à l'invention. L'addition des paraffine-sulfonates alcalins ou des oléfine-sulfonates alcalins peut se faire au début de l'estérification ou de la trans-estérification ou à n'importe quel moment de la polycondensation. Cependant, il est également possible d'ajouter les paraffine- ou 35 oléfine-sulfonates alcalins au granulé fini de polyester lorsqu'on le roule, les sulfonates étant ensuite incorporés dans le polyester par fusion dans une boudineuse et granulation subséquente. Une troisième possiULité consiste à recouvrir simplement les granulés de polyesters avec les sulfonates alcalins avant le 40 moulage par injection. 70 24942 4 20505 T1 On peut ajouter l'adjuvant favorisant la cristallisation de la même manière et en même temps que le sulfonate alcalin. Cependant, on peut aussi incorporer l^adjuvant séparément dans le polyester à un autre moment ou dans un stade par-5 ticulier du procédé, ou on peut recouvrir les granulés de polyesters avec l'adjuvant de cristallisation. D'une manière générale, il faut effectuer toutês oee opérations en l'absence d'humidité pour empêcher toute décomposition du polyester. La matière à base de polyester 10 doit contenir de préférence moins de 0,01 % en poids d'eau. Si l'on doit obtenir une cristallisation rapide dans le moule, il est alors nécessaire de maintenir le moule à une température égale ou supérieure à 100°C. Les températures du moule les plus favorables sont comprises entre 120 et 150°C. 15 Les exemples qui suivent illustrent la présente invention, les parties et les pourcentages s'entendent en poids sauf mention spéciale. EXEMPLE 1 : 1 (1) : On porte la température d'un mélange cons-20 titué par 1000 parties de téréphtalate de diméthyle, 800 parties d'éthylène-glycol et 0,31 partie d'acétate de manganèse, tout en agitant, graduellement à 225°C, en éliminant le méthanol par distillation au moyen d'une colonne jusqu'à ce que la trans-estérification soit terminée. En portant la température à 270°C, on 25 chasse l'excès d'éthylène-glycol. Après avoir ajouté 2 parties de paraffine-sulfonate de sodium - C-jq) qui contient 0,01 % de disulfonate, 4 parties de talc et 0,0348 partie de phosphite de germanium, on met en oeuvre la polycondensation en augmentant la température jusqu'à 275°C sous une pression finale de 0,1 mm 30 de mercure. On doit effectuer cette opération en contrôlant continuellement la charge parce qu'il existe le risque que la mousse s'échappe de la citerne. Le polyester fini doit avoir une viscosité relative spécifique de 0,8 à 0,9 dl/g. Après avoir déchargé le récipient, le cordon en polyester est granulé et le granulé 35 ainsi obtenu est condensé en phase solide à 235°C sous une pression de 0,1 à 0,2 mm de mercure jusqu'à ce qu'il ait une viscosité spécifique réduite (VSR) de 1,45 dl/g. 1 (2) : A partir de la matière à mouler à base de polyester obtenue de cette façon on moule par injection 100 pla-40 ques de 60 x 60 x 2 mm et 100 roues dentées (diamètre du cercle 70 24942 5 2050511 de pied 104- mm, diamètre du cercle de tête 114 mm, pas 54, épaisseur de la dent 5 mm). La charge est soumise à l'injection dans les. conditions suivantes : température du cylindre 270o/260°/260° ; température du moule : 140°C, durée d'injection 5 15 secondes, pression d'injection 140 atmosphères relatives. On fait varier le temps de séjour dans le moule, dans le cas des plaques de 5 à 25 secondes et dans le cas des roues dentées de 20 à 60 secondes. On trouve que déjà avec de courtes durées . . . * de séjour dans le moule plus de 90 % des pièces moulées tombent 10 du moule et que leur surface est très brillante. De plus, les pièces moulées ne.sont pas déformées par la pression des tiges d'éjection. EXEMPLE 2 : 2 (1) : On effectue la trans-estérification d'une 15 manière analogue à celle de l'exemple 1. La trans-estérification achevée, on introduit 4 parties de talc dans le mélange réaction-nel en agitant, et on effectue la polycondensation. Parce que la masse fondue ne contient pas dé sulfonate, on peut augmenter ' la température et diminuer la pression rapidement. Après avoir 20 déchargé la masse en polyester, on effectue la granulation et la condensation en phase solide jusqu'à ce qu'une VSR de 1,4^0 soit atteinte. 2 (2) : On roule le granulé de polyester obtenu de cette manière avec 2 parties de paraffine-sulfonate de sodium 25 dans un mélangeur à tambour, pendant deux heures, à l'abri de l'air et de l'humidité. Il est essentiel pour que l'efficacité du paraffine-sulfonate soit bonne qu'il soit distribué uniformément sur le granulé de polyester. Pour cette raison on broie finement le paraffine-sulfonate ayant me teneur en eau inférieure à 30 0,01 % avant son utilisation. On moule par injection la matière à mouler obtenue de cette manière en plaques ou en roues dentées, dans des conditions analogues à celles qui sont décrites à l'exemple 1 (2). On trouve que l'aptitude au démoulage et la qualité des plaques des objets moulés obtenus ne diffèrent pra-35 tiquement pas de celles de l'essai dans lequel le paraffine-sulfonate a été incorporé dans la masse fondue. 2 (3) : On roule dans un mélangeur à tambour 2 parties d'oléfine-sulfonate de sodium (C^ - C^q) avec la matière à base de polyester obtenue de la manière décrite, à l'exemple 2 (1). 40 Au préalable on a soigneusement séché et broyé 1'oléfine-sulfonate 70 24942 6 2050511 de sodium. Après avoir traité le granulé de polyester, ou moule par injection la matière à mouler dans les conditions analogues à celles de l'exemple 1 (2) en plaques ou en roues dentées. Dans ce cas également les pièces moulées ont une surface très brillante 5 et elles ne sont pas déformées par la pression des tiges d'éjection. Les mesures rassemblées dans le tableau montrent que les sulfonates de sodium ajoutés ne provoquent, en aucun cas, d'abaissement plus grand de la VSR que lorsqu'on opère selon l'essai de comparaison 2 (4). 10 2 (4) : A titre -de comparaison, on moule par injection la matière à mouler à base de polyester préparée d'une manière analogue à celle décrite à l'exemple 2 (1), à laquelle on a ajouté 4 parties de talc, en plaques et en roues dentées sans ajouter d'agent de démoulage. Les conditions d'in-15 jection sont les mêmes que dans les essais susmentionnés. Cependant, pour obtenir des pièces moulées qui sont satisfaisantes dans une certaine .mesure, on doit augmenter sensiblement les temps de séjour dans le moule. Toutefois, la proportion de pièces moulées qui tombent du moule automatiquement est nettement plus 20 faible et, par suite d'une forte adhérence au moule, leurs surfaces sont fortement déformées par la pression des tiges d'éjection. EXEMPLE 3 : 3 (1) : D'une manière analogue à celle qui est 25 décrite à l'exemple 1 (1), on prépare d'abord un polytéréphtalate d'éthylène-glycol ayant une VSR de 1,450 dl/g, mais sans ajouter d'adjuvant favorisant la cristallisation et d'agent de démoulage. 3 (2) : On dépose 4 parties de carbonate de calcium et 2 parties d1oléfine-sulfonate de sodium sur cette matière 30 brute à base de polyester. Pour assurer une efficacité optima, on sèche et on broie soigneusement lés deux additifs. On moule cette matière dans deux moules différents d'une manière analogue à celle qui est décrite à l'exemple 1 (2). Cette méthode permet d'obtenir de bons résultats quant à l'aptitude au démoulage et à 35 la qualité des pièces moulées. EXEMPLE 4 : 4 (1) : D'une manière analogue à celle qui est décrite à 1'exemple 1 (1), on prépare une matière à mouler à base de polyester qui contient 2 parties de paraffine-sulfonate de 40 sodium qui ont été introduites dans la masse fondue après la 70 24942 7 2050511 trans-estérification. Après la condensation en phase solide, la VSR des granulés est de 1,460 dl/g. 4 (2) : On roule la matière à base de polyester ainsi obtenue avec 4 parties d'un silicate de calcium, de magné-5 sium et d'aluminium ayant la composition suivante : 32,27 % de Si02, 18,43 % de CaO, 17^2 % de MgO, 9*11'# de AlgO^ et 1,24 % de Na20 (perte au rouge 20,05 %) servant d'adjuvant favorisant la cristallisation, pendant 2 heures et à l'abri de l'air et de l'humidité. On moule par injection la matière en 10 plaques et en roues dentées d'une manière analogue à celle qui est décrite à l'exemple 1 (2). Les tableaux donnent le nombre' de pièces moulées qui sont tombées du moule et leur qualité de surface. 4 (3) : On roule la matière à base de polyester 15 obtenue d'une manière analogue à celle qui est décrite à l'exemple 4(1) avec 4 parties de pyrophyllite (finement broyée) servant d'adjuvant favorisant la cristallisation et 2 parties d'oléfine-sulfonate de sodium (C^ - C-jg), et °n moule par ' injection la matière en plaques et en roues dentées. Les tableaux 30 montrent que l'on peut améliorer les résultats du moulage par injection par rapport à ceux qui sont obtenus selon l'exemple 4 (2) en ajoutant en plus un sulfonate de sodium. Exem-i pie Type de la matière à mouler (PTE) Pièces moulées TABLEAU VSR (dl/g) Agent de démoulage (parties) Adjuvant favori risant la cristallisation (parties) Produit granulé avant le moulage par injection Pièce moulée Temps de séjour d?ns le moule (s) Aptitude au démoulage sur 100 pièces nombre de pièces qui tombent du moule : ^4 O K> sO -fc* 2 parties de 4 parties de plaques 1,305 5 93 1 paraffine- talc 15 100 sulfonate de sodium (masse fondue) roues 1,450 25 100 (masse fondue) dentées 1,290 20 40 60 95 100 100 2 (2) 2 parties de 4 parties de plaques 1,2P0 5 92 paraffine- talc 15 100 sulfonate de (masse fondue) 25 100 sodium roues 1,430 (déposé par dentées 1 ,270 20 40 60 95 JOO 100 agitation dans un mélangeur à tambour) 00 2 parties dbléfine-sul-fonate de sodium 2 (3) (déposé par agitation dans un mélangeur à tambour) 4 parties de talc (masse fondue) plaques roues dentées 1,430 ,300 1 ,260 5 15 25 20 40 60 93 100 100 94 100 100 K» O en o cri Exem- Type de la matière à mouler Pièces pie (PTE) moulées Agent de démoulage (parties) Adjuvant favorisant la cristallisation (parties) TABLEAU VSR (dl/g) (suite) Produit granulé avant le moulage par injection Pièce moulée Temps de séjour dans le moule (s) O Aptitude au démou- ^ lage sur 100 pièces nombre de pièces *"P qui tombent du ^ moule : pas de sulfonate 2 (4) 4 parties de talc (masse fondue) plaques roues dentées 1 ,430 t,2P0 1 ,260 20 30 60 60 80 120 55 61 74 54 68 81 3) 2 parties d'oléfine-sulfonate de sodium (déposé par agitation dans un mélangeur à tambour) 4. parties de CaC03 ( déposé par agitation dans un mélangeur à tambour) plaques roues 1,450 dentées 1 ,295 1 ,270 5 15 25 20 40 60 90 95 100 91 96 100 vO 4 parties de Mikro Velva A 2 parties 4 (2) de paraf- fine-sulfo- (déposé par nate de agitation sodium da^s un mé„ (masse langeur à fondue) tambour) plaques roues 1 46o dentées 1,310 1,300 5 15 25 20 40 60 95 96 100 96 98 100 KJ O Cn O Cn Exemple Type de la matière à mouler (PTE) Pièçe9 moulées Agent de démoulage (parties) Adjuvant favorisant la cristallisation (parties) 2 parties 4 parties de de paraffine- pyrophyllite ^ ' sulfonate de / •««- (masse fondue)un mélangeur à tambour) plaques roues dentées 2 parties d'oléfine-sulfonate de sodium (déposé par agitation dans un mélangeur à tambour) TABLEAU (suite et fin) VSR (dl/g) Produit granulé avant le moulage par injection Pièce moulée Temps de séjour dans le moule (s) •^4 O isi 45), Aptitude au démou- ^ lage sur 100 pièces nombre de pièces jvj qui tombent du moule t 1,290 5 15 20 100 100 100 1,460 1,270 20 40 60 100 100 100 N> O en O 70 24942 n 205051T REVENDICATIONS 1Matières à mouler thermoplastiques constituée# par -des polyesters linéaires saturés dérivant d'acides 5 dicarboxyliques aromatiques, et de diols saturés aliphatiques ou cycloaliphatiques, - 0,05 à 2 % en poids par rapport aux polyesters, de matières minérales inertes solides dont la grosseur des grains est inférieure à 5 microns, 10 - 0,02 à 8 % en poids, par rapport aux polyesters, d'un paraffine-monosulfonate alcalin qui peut contenir jusqu'à 0,5 % en poids d'un paraffine-disulfonate alcalin et qui a de 8 à 30 atomes de carbone ou 0,02 % à 8 % en poids, par rapport aux polyesters, d'un oléfine-sulfonate alcalin contena^ 15 de 8 à 30 atomes de carbone, le groupe sulfonate alcalin étant lié à l'atome de carbone oléfinique terminal selon la formule générale R-CH=CH-S0^Me. 2.- Matières à mouler thermoplastiques selon la revendication 1, caractérisées par le fait que les polyesters 20 utilisés dérivent d'acides dicarboxyliques aromatiques et d'acides dicarboxyliques aliphatiques, en proportion allant jusqu'à 10 % en poids. 3»- Matières à mouler thermoplastiques selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisées par le fait 25 qu'elles contiennent de 0,1 à 0,5% en poids, par rapport aux polyesters, de matières minérales inertes solides. 4.- Des matières à mouler thermoplastiques selon l'une quelconque des revendications 1 à 3» caractérisées par le fait qu'elles contiennent de 0,05 à 1 % en poids, par 30 rapport aux polyesters, du paraffine ou oléfine-sulfonate alcalin. 5.- Des matières à mouler thermoplastiques selon l'une quelconque des revendications! à 4-, caractérisées par le fait que le paraffine-sulfonate alcalin contient de 35 10 à 18 atomes de carbone. 6.- Des matières à mouler thermoplastiques selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisées par le fait que 1'oléfine-sulfonate alcalin contient de 15 à 18 atomes de carbone.