Brevet FR2060427A1 — publié le 19710618

La présente invention a pour objet des matières à mouler thermoplastiques, à "base de polyesters saturés. On sait que l'on peut transformer des polyesters obtenus à partir d'acides dicarboxyliques aromatiques et de 5 diols aliphatiques ou cyclo-aliphatiques en articles façonnés cristallisés, selon le procédé de moulage par injection. Les polyesters obtenus à partir de l'acide téréphtalique et de 1'éthylène-glycol sont particulièrement intéressants. Cependant, afin d'obtenir, à partir de la matière brute de poly-10 ester, une matière à mouler utilisable dans l'industrie, il faut lui conférer des propriétés déterminées. Par exemple, le polyester doit cristalliser rapidement dans le moule afin de garantir la dureté, la stabilité dans le moule et la stabilité dimensionnelle nécessaires pour cette matière. En 15 outre, il faut que le moulage par injection soit automatique jusqu'à l'éjection de la pièce moulée fabriquée, les articles moulés devant tomber du moule sans intervention manuelle. On peut satisfaire partiellement à ces exigences en utilisant la machine à injection de manière appropriée. Par exem-20 pie., le chauffage du moule a une grande influence sur l'augmentation de la vitesse de cristallisation. Cependant, le chauffage même du moule entraîne une adhésion plus grande des articles moulés en polyesters qui sont encore mous, c'est-à-dire qu'il ne suffit pas d'ajuster la machine pour fabriquer 25 des articles moulés sans défaut. Bien plus, il est indispensable de modifier la matière brute de polyester de façon appropriée par des additifs. Ainsi, par exemple, dans le brevet anglais No. 1 104- 089,on a proposé d'ajouter au polytéréphtalate d'éthy-30 lène-glycol des matières minérales solides finement dispersées afin d'augmenter la vitesse de cristallisation . Cependant les agents favorisant la cristallisation n'ont pas en même temps un effet favorable au démoulage. Pour obtenir un meilleur démoulage d'articles moulés à base de polyesters 35 thermoplastiques, il faut utiliser d'autres agents de modification. Or, la Demanderesse a trouvé que des matières à mouler thermoplastiques ayant la constitution suivante avaient des propriétés excellentes en tant que matières à mouler par 40 injection. Ces matières à mouler sont constituées par 70 32411 2060427 (a) des polyesters linéaires saturés obtenus à partir d'acides dicarboxyliques aromatiques e'1", le cas échéant, d'acides dicarboxyliques aliphatiques en une quantité allant jusqu'à 10 % en moles, par rapport à la quantité totale d'acides die-irboxy 1 ique s 5 et de diols saturés aliphatiques ou cyclo-alipha- tique s, (b) 0,05 a 2 % en poods, de préférence 0,1 à 0,5 % en poids, par rapport à la quantité de polyesters, de matières minérales inertes solides dont la taille 10 des particules est inférieure à 5 V , (c) 0,02 à 8 % en poids, de préférence 0,05 à 1 % en poids, par rapport à la quantité de polyesters, d'un aralkyl-sulfonate alcalin répondant à la formule S0,Me 5 15 dans laquelle et I?2 peuvent être sur un sommet quelconque du cycle aromatique et représentent des radicaux hydrocarbonés saturés ou insaturés, à chaîne droite ou ramifiée, ayant jusqu'à 18 atomes de car-20 bone, le cas échéant, un des radicaux pouvant être un atome d'hydrogène. Les aralkyl-sulfonates alcalins sont des agents de démoulage excellents pour des pièces moulées par injection à base de polyesters thermoplastiques. Avec ces agents de 25 démoulage, même des pièces moulées compliquées tombent du moule automatiquement dans les temps de moulage courts nécessaires, ce qui influe grandement s\ir la rentabilité du procédé. En sê™e tesps,.la surface des articles façonnés obtenus est d'une qualité particulic^ônsnt bonne- Il est 50 très 'important que les agents de démoulage soienc inertes chimiquement et n'ontr-sîaent ni 5 s dégradation de la matière en polyester, ni d'altération de teinte de la pièce coulée par injection* Comme polyester linéaire on utilise,de préférence, 35 du polytéréphtalate d'éthylène-glycol. On peut aussi utiliser bN> origine copy 70 32411 3 2060427 d'autres polyesters, par exemple le polytéréplitalate de cyclohexane-(1 ,4)-diméthylol. On peut aussi utiliser des polytéréphtalates d'éthylène-glycol modifiés qui contiennent, en plus de l'acide téréphtalique, d'autres acides dicarboxy-5 liques aromatiques ou aliphatiques comme motifs fondamentaux, par exemple, l'acide isophtalique, l'acide naphtalêne-diear-boxylique-(1,6) ou l'acide adipique. En outre, on peut utiliser des polyt réphtalates d'éthylène-glycol'modifiés contenant 'en. plas de 1 ' éthylène-glycol, d'autres diols aliphatiques, 10 comme par exemple le néopéntyl-glycol ou le butanediol-(1,4), comme composante alcoolique. On peut également utiliser des polyesters à base d'acides hydroxy-carboxyliques. Les polyesters doivent avoir une viscosité spécifique réduite (VSR) (mesurée à 25°C sur une solution à 1 % dans un mélange 60/40 de phénol 15 et de tétrachloroéthane) comprise entre 0,9 et 1,6 dl/g. Des polyesters ayant une viscosité spécifique réduite allant de 1,1 à 1,5 dl/g conviennent particulièrement bien. Comme matières minérales inertes solides' conviennent, par exemple, des silicates comme le calcin, le talc et le 20 kaolin ; des oxydes de métaux, comme l'oxyde de magnésium, 1'oxyde d'antimoine, 11 oxyde de titane, 1'oxyde d'aluminium ainsi que le carbonate de calcium dont les particules ont une taille inférieure à 5 ^ • Comme aralkyl-sulfonates alcalins on citera le p-25 toluène-suifonate de sodium, le 2,4-diméthyl-benzène-suifonate de sodium, le p-cumène-sulfonate de sodium, l'ortho- ou le para-n-butyl-benzène-suifonate de sodium, l'ortho- ou le para-n-octyl-benzène-sulf-onate de sodium, l'ortho- ou le para-n-dodécyl-benzène-sulfonate de sodium ou l'isododécyl-benzène-50 sulfonate de sodium. En plus des sels de sodium, on peut également utiliser d'autres sels alcalins, comme les sels de lithium ou de potassium. Afin d'améliorer la résilience, on peut ajouter -de manière connue à la masse de polyesters des hauts polymères 35 appropriés, comme par exemple des copolymères de l'éthylène et de l'acétate de vinyle, de l'éthylène et d'un ester acrylique ou du butadiène et du styrène. Pour préparer les matières à mouler de l'invention il existe plusieurs possibilités. On peut ajouter les sulfona-40 tes alcalins nécessaires dès le début de 1'estérification et/ou 70 32411 2060427 de la transestérification ou à un moment quelconque de. la polycondensation. On peut aussi ajouter le suifonate en le roulant sur le granulé de polyester fini et en l'incorporant dans la masse de polyesters par mélange dans une boudineuse 5 et par granulation subséquente. Comme troisième possibilité on peut effectuer un roulement simple des sulfonates alcalins sur le granulé de polyester avant le moulage par injection. En principe, on peut ajouter l'agent favorisant la cristallisation en même temps et de la même façon que le 10 suifonate alcalin. Cependant, on peut également l'incorporer dans le polyester ou le rouler sur le granulé de polyester séparément à un autre moment ou dans une étape opératoire différente. Conformément à un mode opératoire général, toutes 15 les opérations doivent être effectuées à l'abri de l'humidité, afin d'empêcher la dégradation du polyester. La masse de polyester doit contenir, de préférence, moins de 0,01 % d'eau. Si l'on veut obtenir une cristallisation rapide dans le moule à injection, il faut'maintenir le moule à 100°C 20 au moins. Des températures de moule allant de 120°C à 150°C sont les plus favorables. Les exemples suivants illustrent la présente invention, les parties étant en poids. EXEMPLE 1 : 25 1.1 On porte lentement à 225°C un mélange constitué par 1000 parties de téréphtalate de diméthyle et 800 parties d'éthylène-glycol, tout en agitant, en présence d'un catalyseur de transestérification, le méthanol étant éliminé par distillation sur colonne, jusqu'à ce que la transestérifica-30 tion soit terminée. En augmentant la température à 270°C, on chasse 1'éthylène-glycol en excès. Après avoir ajouté 2 parties de p-dodécyl-sulfonate de sodium, 4 parties de talc et 0,04 partie d'un catalyseur de condensation (par exemple Sb205 ou GeÛ2), on effectue la polycondensation en augmentant 55 la température à 275°C, la pression finale étant de 0,1 mm de mercure. Il faut effectuer cette opération en surveillant constamment le mélange de réaction, qui risque de déborder, le polyester fini doit avoir une viscosité spécifique relative allant de 0,8 à 0,9 dl/g. Après avoir déchargé le jonc de 40 polyester de l'autoclave, on le granule et on porte la viscosité 70 32411 5 2060427 spécifique réduite (VSR) du granulé ainsi obtenu à 1,40 dl/g par line condensation à l'état solide à 235°C et sous une pression comprise entre Ô,1 et 0,2 mm de mercure. 1.2. On transforme par moulage par injection la matière 5 à mouler en polyester ainsi obtenue en 100 feuilles ayant les dimensions suivantes : 60 x 60 x 2 mm et en 100 roues dentées (diamètre du cercle de pied : 104 mm, diamètre du cercle de* tête: 114 mm, pas : 54, épaisseur de la dent : 5 mm). Les conditions de moulage sont les suivantes : température 10 du cylindre: 270o/260o/260°, température du moule : 140°, durée d'injection : 15 secondes, pression d'injection : 140 atmosphères relatives. On fait varier le temps de moulage de 5 à 25 s pour les feuilles, et de 20 à 60 s pour les roues dentées. Pour un -temps de moulage de 5 s, 95 feuilles tombent 15 du moule automatiquement, pour 15 s et 25 s , les 100 feuilles sont éjectées. Les feuilles ont un éclat de surface excellent, et il n'y a pas d'empreintes dues aux broches d'é-jecteur. La viscosité spécifique réduite des feuilles est . de 1,270 dl/g. Pour un temps ;de moulage de 20 secondes,94 20 roues dentées sont éjectées, et 6 roues doivent être démoulées à la main. Pour des temps de moulage de 40 s et de 60 s, toutes les roues tombent du moule automatiquement. La viscosité spécifique relative des roues dentées est de 1,250 dl/g. EXEMPLE 2 : 25 2.1. On effectue la transestérification comme dans l'exemple 1.1. Après la transestérification on introduit tout en agitant 4 parties' de talc et on effectue la polycondensation rapidement. Après avoir déchargé la masse de. polyester on granule le jonc, et on effectue la condensation à 30 l'état solide jusqu'à ce que la VSR soit de 1,420. 2.2 . Le granulé de polyester ainsi obtenu est roulé pendant 6 heures dans un tambour avec 2 parties de p-toluène-sulfonate de sodium à l'abri de l'air et de l'humidité. La. condition pour une bonne efficacité du p-toluène-sulfonate 35 est sa distribution régulière sur le granulé ; c'est pourquoi on a finement broyé le suifonate avant de l'utiliser. On transforme la matière à mouler ainsi obtenue par moulage par injection en feuilles ou roues dentées dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1.2. Les propriétés de démoulage 40 ainsi que la qualité de la surface des articles moulés obtenus » 70 32411 6 2060427 étaient excellentes. Toutes les feuilles tombent du soûle automatiquement pour des temps de moulage de 15 et de 25 secondes •, la viscosité spécifique relative des feuilles est de 1,260 dl/g. Pour un temps de moulage de 20 s , 92 roues 5 dentées sur 100 tombent du moule ; pour des tempe de 40 et .60 s, aucune pièce n'adhère plus au moule. La viscosité spécifique relative est de 1,230 dl/g. 2.3» A titre de comparaison, on transforme par manlage par injection la matière à mouler de polyester contenant 4 parties 10 de talc, préparée selon l'exemple 2.1., en feuilles et en roues dentées, sans ajouter de p-toluène-sulfonate de sodium. Les conditions de moulage étant les mêmes que dans l'exemple 1.2. Cependant, afin d'obtenir des pièces moulées assez satisfaisantes, il faut augmenter considérablement les temps de 15 séjour dans le moule. Malgré cette mesure, les articles moulés adhèrent au moule, et leurs surfaces présentent des empreintes profondes causées par les broches d'éjecteur. Pour un temps de moulage de 25 s, seulement 13 feuilles sur 100 tombent du moule, et il faut démouler les autres à la main ; pour un temps 20 de moulage de 45 s , 38 feuilles sur 100, et pour 60 s , 46 feuilles sur 100 tombent du moule. La viscosité spécifique relative des feuilles est de 1,290 dl/g. Pour les roues dentées, on constate les résultats suivants s pour un temps de moulage de 60 s, seulement 42 roues sur 100 tombent du moule, 25 pour 90 secondes, 55 roues, et pour 120 s, 69 roues tombent du moule automatiquement» La viscosité spécifique relative est de 1,25 dl/g. EXEMPLE 3 : 3.1. On prépare d'abord, selon l'exemple 1.1., un 30 polytéréphtalate d'éthylène-glycol ayant une VSR de 1,45 dl/g, sans ajouter, cependant, un agent favorisant la cristallisation ou un suifonate. 3.2. On roule alors sur cette matière brute de polyester 4 parties d'un silicate de calcium, de magnésium et d'alumi- 35 nium que l'on peut obtenir dans le commerce et constitué par 32,2? % de Si02 ; 18,43 % de CaO ; 1?,42 % de MgO ; 9,11 % de A^Oj ; 1,24 % de îîa^O (perte au rouge 20,05 %) servant d'agent favorisant la cristallisation, ainsi que 2 parties de p-eumène-sulfonate de sodium, en même temps, pendant 6 heures ; on 40 transforme alors cette matière à mouler en fetiilles et an roues 70 32411 7 2060427 dentées conformément à l'exemple 1.2. Pour un temps de moulage de 5 secondes, 90 feuilles sur 1.00 tombent du moule automatiquement ; pour 15 s, 94 feuilles, et pour 25 s , 98 feuilles tombent du moule. La viscosité spécifique relative de ces feuilles est de 1,24 dl/g. 91 roues dentées soir 100 sont démoulées automatiquement pour un temps de moulage de 20 secondes ; pour 40 s, 96 roues, et pour 60 s, les 100 roues tombent du moule ; leur viscosité spécifique relative est de 1,23 dl/g. 70 32411 8 2060427 REVENDICATIONS 1.- Matières à mouler thermoplastiques destinées au moulage par injection, caractérisées par le fait qu'elles sont constituées par 5 - des polyesters linéaires saturés obtenus à partir d'acides dicarboxyliques aromatiques et de diols saturés aliphatiques ou cyclo-aliphatiques, - 0,05 à 2 % en poids, par rapport à la quantité de polyesters, de matières minérales inertes solides dont 10 les particules ont une taille inférieure à 5 V1 , et - 0,02 à 8 % en poids, par rapport à la quantité de polyesters, d'un aralkyl-sulfonate alcalin répondant à la formule SO^Me 15 dans laquelle R^ et Rg peuvent être placés sur un sommet quelconque du cycle aromatique et représentent des radicaux hydrocarbonés saturés ou insaturés à chaîne droite ou ramifiée 20 ayant jusqu'à 18 atomes de carbone, un des radicaux pouvant représenter un atome d'hydrogène. £.- Matières à mouler selon la revendication 1, caractérisées par le fait que les polyesters linéaires sont obtenus à partir d'acides dicarboxyliques aromatiques et d'a-25 cides dicarboxyliques aliphatiques en une quantité allant jusqu'à 10 % en moles par rapport à la quantité totale d'acides dicarboxyliques. ê COPY l