Brevet FR2098167A1 — publié le 19720310

On connaît déjà des polyamides amorphes doués d'unes stabilité dimensioxmelle à chaud et d'une rigidité dimensionnelle élevées, obtenus à partir d'acides dicarboxyliques aromatiques et notamment d'acide téréplitalique, ou de leurs esters mono-5 alcoyliques, dialcoyliques ou diaryliques et de diamines. Ils présentent une résistance à la traction élevée et possèdent, même sous forme d'éléments moulés à paroi épaisse, un aspect transparent qui n'est pas modifié par un recuit prolongé à température élevée. En raison du retrait faible et constant 0 au cours du traitement, du coefficient de dilatation thermique faible ainsi que de la perméabilité avantageuse aux gaz, ils se prêtent tout spécialement à la fabrication de pièces moulées tenaces, résistantes à la pression, transparentes et dotées d'une stabilité dimensionnelle comrie par exemple des pla-5 ques filtrantes ou des cloches sous pression, des éléments de boîtier pour disjoncteurs et appareils pour la mesure des débits et intensités, des appareils de protection, des pignons, des crémaillères et des leviers de mise à zéro, des boutons de commande, des plots de signalisation, des postes de dévelop-0 pement pour appareils de photocopie électrostatiques et des indicateurs de niveau d'huile ainsi que de produits semi-finis plats et de tiges pleines. Les acides dicarboxyliques aliphatiques trouvent également une application dans la préparation des polyamides. 5 A la base des polyamides connus se trouvent, comme cons tituants diaminés, des diamines à chaîne linéaire ou des diamines aliphatiques alcoylsubstituées comme par exemple les hexa-, nona- ou déca&éthylènediamines, la 2-rnéthyl-4-éthyl-hexaméthylènediaminé, la 2,2,5,5-4étraméthylhexaméthylènediaminé 0 la 3-isopropylhexaméthylènediamine, la 3-isooctylhexaméthylène-diamine, la 3-isododécylhexaméthylènediamine, la 2,4—diéthyl-octaméthylènediamine, la 2,2,4-triméthylhexaméthylènediamine, la 2,4,4-triméthylhexaméthylènediamine ou également des diamines cycliques telles que la 3-aminométhyl-3,5,5-triméthylcyclohexyl-5 aminé. On utilise en outre également des diamines de formule générale : h0ii-ch-e2-ch-kh0 2 , | 2- E1 *3 D dans laquelle E représente de l'hydrogène ou un reste alcoyle 71 24426 2 2098167 p avec 1 à 4- atomes de C, H représente un reste alcoylène éventuellement alcoylsubstitué avec 1 à 10 atomes de carbone dans la chaîne ou un reste phénylène éventuellement alcoylsubstitué et R un reste alcoyle avec 1 à 4- atomes de carbone, par exem-5 pie le 1,3-diaminobutane, le 2,5-diamino-3,4~diméthylhexane, le 1,5-d.iamino-4—isopropylhexane, le 2,7- 10 On peut également utiliser des diamines aromatiques telles que par exemple la phénylènediaminé ou la xylylènediamine. Comme constituants dicarboxyliques pour la préparation des polyamides on peut par exemple- utiliser des acides dicarboxyliques aliphatiques tels que notamment les acides adipique 15 et sébacique, ainsi que des acides dicarboxyliques aromatiques comme par exemple l'acide téréphtalique, l'acide isophtalique ou l'acide naphtalènedicarboxylique. la préparation de ces polyamides peut en principe s'opé-rer selon tous les procédés servant habituellement à la prépa-20 ration de polyamides connus comportant des restes d'acide dicarboxylique et de diamine. C'est ainsi par exemple que l'on peut polycondenser la solution aqueuse concentrée du sel de l'acide dicarboxylique et d'une diamine, tout d'abord sous pression et ensuite après détente à l'état fondu à des températures 25 allant .jusqu'à environ 80°C. On peut également éviter l'étape sous pression en précondensant le sel dans des solvants de poirfc d'ébullition élevé, par exemple dans des crésols et appliquer le vide au dernier stade de la polycondensation. Far ailleurs, on peut faire réagir des esters alcoyliques 30 inférieurs des acides dicarboxyliques avec des quantités de diamine pratiquement équimolaires en présence d'eau et avec élimination d'alcool.et polycondenser le produit comme une solution de sel aqueuse. Au lieu de partir d'esters alcoyliques inférieurs, on peut également se servir d'esters diaryliques 35 des acides diearboxjrliques et renoncer dans ce cas à l'emploi simultané d'eau. Enfin, il est également possible de faire réagir des dihalogénures d'acides dicarboxyliques à la température normale avec des quantités de diamine pratiquement équimolaires en présence de composés à effet basique selon le procé-4-0 dé de condensation en solution ou celui de la condensation 71 24426 3 2098167 interfaciale. E13. ce qui concerne les polyamides mentionnés ou leur mode de préparation, on se référera par exemple au brevet des Etats Unis d'Amérique N° 3«150.1173 au brevet britannique ïï° 1.04-9.987 et au brevet belge "° 723.154. 5 Cependant, au cours de la transformation par injection ou par compression des matières à mouler à base des polyamides décrits ci-dessus apparaissent souvent des difficultés en ce sens que les corps moulés transparents obtenus présentent un effet d'adhérence indésirable qui rend plus difficile le dé-10 moulage des corps moulés. Cela revêt une importance d'aui&nt plus grande que, par suite de l'adhérence aux parois, il ne peut être assuré de procéàsus de fabrication continu. On a essayé d'éliminer cet effet d'adhérence en utilisant des agents de surface liquides ou à bas point de fusion 15 tels que du talc, de la paraffine "dure, des dérivés d'acides gras, des huiles de silicone ou des agents de pulvérisation à base de "Teflon". L'application des diverses conditions de traitement avait également été examinée en vue d'éliminer cet effet 20 d'adhérence. Les voies mentionnées plus haut se sont révélées en fait inappropriées, car elles s'accompagnent d'effets secondaires; c'est ainsi qu'une modification des conditions de travail se traduit par le fait que l'on ne peut assurer un 25 remplissage correct du moule. De plus, on a constaté qu'en utilisant les agents de moulage mentionnés, il apparaissait des traînées et des incrustations dans la pièce finie, de sorte que la qualité optique des pièces moulées ne satisfait pas aux exigences de la pratique. 30 On vient de trouver à présent que les pièces moulées peuvent être démoulées sans difficulté si les matières à mouler servant à leur fabrication contiennent des lactones. L'invention concerne donc un procédé pour l'obtention de corps moulés non adhérents obtenus à partir de matières à 35 mouler comportant des restes d'acides dicarboxyliques aromatiques ou aliphatiques et des restes de diamines aromatiques ou aliphatiques, qui est caractérisé par le fait que l'on utilise des matières à mouler ayant une teneur de 0,1 à 6 CA /O en poids, préférablement de 1 à 2 % en poids en des lactones 4-0 avec 3 à. 9 atomes de C. On peut par exemple citer la - COPY 71 24426 ' * 2098167 propblactone, la ) -butyrolactone, la îf-valérolactone, 1'k-caprolactone, la y_caprolactone, la o', -diméthyl-cf-valérolactone et la lactone de l'acide o-hydroxyméthylphényl-acétique. Les matières peuvent être transformées en des corps 5 moulés à paroi épaisse, résistants au choc et fortement transparents. Il faut spécialement souligner qu'une addition jusqu'à 2 % en poids de ces lactones permet d'obtenir une résistance au choc sur entaille améliorée, les autres propriétés mécaniques des polyamides amorphes telles que par exemple la 10 résistance à la traction, la durété à la bille et le module E n'étant pas défavorablement affectées. De plus, on a trouvé de fanon tout à fait inattendue que ces matières à mouler renfermant jusqu'à 1 % en poids des lactones susmentionnées présentent un effet antistatique favorable, c'est-à-dire que la 15 résistance superficielle est fortement réduite. Pour une protection antistatique totale, on exige au maximum une résistance superficielle de 3-10® IL . Il s'est toutefois révélé que, pour des objets confectionnés à partir des polyamides transparents précités, il suffisait de valeurs légèrement supérieu-20 res pour assurer une protection contre le poussiérage. L'effet antistatique des matières à mouler a été déterminé par la valeur de la résistance superficielle selon la norme allemande DIN 53 482. L'incorporation des adjuvants s'effectue généralement 25 par mélange avec les polycondensats sous forme de poudre, de perles ou de granulés au moyen d'un mélangeur à mouvement tourbillonnaire et par compoundage subséquent à l'aide d'une machine à vis. Les matières à mouler préparées de cette manière peuvent être travaillées sans difficultés sur des machines 333 à injecter et sur des extrudeuses et être très facilement démoulées. Pour l'évaluation des propriétés, des éprouvettes ont été préparées par injection et par compression. Dans le tableau 1 figurent les résultats des essais menés comparativement 35 avec les polycondensats purs. L'incorporation des lactones a été réalisée comme suit : EXTl'IPLE 1 Le compoundage d'un polyamide à base d'acide téréphta-lique et de 2,2,4 et/ou 2,4,4,-triméthylhexaméthylène-diamine 40 (domaine de viscosité de 92 à 116 avec 1 % de à -valérolactone) 71 24426 5 2098167 s'effectue d'abord par mélange intime des granulés ou de la poudre à l'aide d'un mélangeur à mouvement tourbillonnaire. On termine le compoundage du mélange ainsi préparé, en fusion, au moyen d'une extrudeuse à deux vis ("Alpine DL 60") dans 5 les conditions suivantes. Les indices de viscosité ont été déterminés selon la norme DIIT 53 727 dans une solution à 0,5 pourcent en poids dans du m-crésol à 25°C. Hé^age de la température 10 Zone 1 = entrée 250°G " 2 275°C " 3 275°C « 4 270°0 " 5 265°C 15 VitBsse de rotation des vis = 16 t/mn puissance mise en jeu = 27 A EXEMPLE 2 Un polyamide obtenu à partir de 1'ester diméthylique de l'acide téréphtalique et de 2,2,4— et/ou 2,4,4-triméthyl-20 hexaméthylènediamine ayant une viscosité de 140 est imprégné de 1 % en poids de On opère comme dans l'exemple 2 à la différence près que à la place de (f-butyrolactone, on utilise 1 % d'^-caprolactone et que l'on effectue le compoundage en fusion aux températures suivantes : 30 Réglage de la température Zone 1 = entrée 250°C » 2 270°C " 5 270°C " 4 265°C 35 " 5 265°C Vitesse de rotation de la vis 16 t/mn Puissance mise en jeu 26 A EXEMPLE 4 Un polyamide obtenu à partir d'acide téréphtalique et 40 de 4,4-dinéthyl-1,f-diaminooctane ayant une viscosité de 126 71 24426 e , 2098167 est additionné de 2 % en poids de ^ -butyrolactone et, après mélange intime au moyen d'un mélangeur rapide à mouvement tourbillonnaire, est traits dans une machine à vis dans les conditions suivantes, comme il est décrit dans l'exemple 1. 5 Réglage de la température Zone 1 = entrée 260°C " 2 280°C " 3 280eG " 4 270°C 10 " 5 265°C Vitesse de rotation de la vis 15 Puissance mise en jeu 26 A EXEMPLE 5 Un polyamide obtenu è. partir de l'ester diméthylique de 15 l'acide téréphtalique et de 2,2,4- et/ou de 2,4,4-triméthyl-hexaméthylènediamine ayant un indice de viscosité de 125 est mélangé avec 1 % en poids de J( , f -diméthyl- o -valérolactone et traité en fusion dans les conditions décrites dans l'exemple 2. 20 EXEMPLE 6 Un polyamide obtenu à paftir de l'ester diméthylique de l'acide téréphtalique et de 2,2,4- et/ou de 2,4,4-triméthylhe-xaméthylènediamine ayant un indice de viscosité de "50 est imprégné de 5 % en poids de 3 -propiolactone et est ensuite mé-25 langé intimement dans un mélangeur à mouvement tourbillonnaire. Par suite des difficultés d'avancement du produit dues à la proportion élevée de lactone, ce mélange ne peut plus être traité correctement. Les matières à mouler préparées selon les exemples de 1 à 50 5 peuvent, dans un domaine de températures de 2^0 à 280°C, être façonnées en des éprouvettes de 4 mm d'épaisseur sur des machines à injecter à piston et à vis. Le contrôle du comportement des corps moulés lors du démoulage a été effectué au moyen d'une éprouvette appropriée se présentant sous la forme d'un cône tronqué creux ayant les dimensions suivantes : Hauteur 9,o4 cm 35 Rayon inférieur 6,18 cm Rayon supérieur 4,59 cm Epaisseur de paroi 1,5 cm Les résultats obtenus conformément à l'invention ressor-tent de la comparaison entre les tableaux suivants. 71 2kk26 7 TABLEAU I 2098167 ■Polyamides obtenus à partir de T + TÎÎD iDHT + TMD 'J + D7,5 Indice-Y ■'112-116 Dimension ïTorae d'es-j sai DIU ■ Résistance à la trac- kp/cmc tion 10 Module E Dureté à la bille après 60 sec. kg/ET 53 455 essai de flexion kp/cm 53 456 ■850 i i t { Î29 000 i | 1 400 140 850 126 i 840 29 000 1 400 26 000 i | 1 300 Résistance superficiel- _ 15 le après 24 *-h. d'immersion dans l1 eau Comportement au démoulage 53 482 U-1.10 13 1.10 13 i?1.10 13 20 jforte adhé- difficile forte adhé-Irence dans à démou- rence dans Ile moule 1er le moule 25 Indice V = indice de viscosité T = acide téréphtalique Tï.îD = 2,2,4/2,4,4-triméth.yHiexaméth.ylènedianine D?.ÏT = téréplitalate de diméthyle D753 = 4,4-diméthyl-1,7-diaminooctane iz-z-z /nA 71 24426 8 TABLEAU II 2098167 jT+TMD |1 % en jçoids de L>-valéro-lactone Dimen- Norme sion d fessai DIN Résis-a r\ t anc e ^ à la kp/cnr 53 455 tiac - tion Modu- p esÊEi le E kp/6m de fie xion 15 Dure- « té à kpém 534-56 la bille Résistance super-20 ficielle ^ 55 482 après 24-h d1 immee sLondans 1 ' eau Comportement 2^ au démoulage 84-5 29 000 1 4-00 2,1010 bon démoulage DMT+TMD 1 % en poids de "3-butyro-lactone ÎDMT+TMD \\°A en poids le £-ca-prolac-fcone 870 30 000 1 4-00 1 jô.lO10 se démoule sans difficultés M>7,3 2% en poids le îf-butyro-lactone È4-0 29 000 1 4-20 1,7-10 ,10 bon démoulage DMT +TMD 1 % en poids de Y•, 3" dimé-thyl-'f-valérolac-tane 850 26 000 1 300 ,10 10 bon démoulage 860 28 000 1 4-00 1,6 .10 10 démoulage facile 71 24426 9 2098167 REVENDICATIONS 1. Matières à mouler thermoplastiques à base de polyamides renfermant des restes de diamines aromatiques ou aliphatiques à chaîne linéaire ou al.coylsubstituées et des restes d'acides dicar 5 boxyliques aromatiques ou aliphatiques, caractérisées par une teneur de 0,1 à 6% en poids, préférablement de 1 à 2.% en poids en des lactones avec a. 9 atomes de cartone en tant qu'agents de démoulage. 2. Matières à mouler thermoplastiques selon la revendication 10 1, caractérisées en ce que, pour les restes acides, les polyamides dérivent de l'acide téréphtalique ou de l'acide isophtalique ou des mélanges d'acides et que, pour les restes diamines, ils dé rivent des 2,2,4-triméthylexaméthylène-diamine, 2,4,4-triméthyl-hexaméthylènediamine, l,7-diamino-4,4-diméthyloctane, hexaméthylè 15 nediamine, nonaméthylène-diamine, dodécaméthylènediamine ou de mé langes des diamines respectives. J>. Matières à mouler thermoplastiques selon la revendication 1,caractérisées en ce que, pour le reste acide, les polyamides dé rivent de l'acide adipique ou sébaciaue et que, pour le reste dia 20 mine, ils dérivent de l'hexaméthylènediamine, du p,p'-diamino-cy-chlohexylpropane ou méthane ou du caprolactame. 4. Matières à mouler thermoplastiques selon la revendication 1, caractérisées en ce que les polyamides sont préparés à partir du téraphtalate de diméthyle et du mélange de 2,2,4/2,4,4,-trimé-25 thylhexaméthylène-diamines. 5* Application des matières à mouler selon l'une quelconque des revendications 1 à4 à la préparation de corps moulés transparents par injection,par extrusion et par compression.