Brevet FR2754825A1 — publié le 19980424

La présente invention concerne une composition de résine à base de chlorure de vinyle qui convient pour le moulage de poudre et un procédé pour la préparer. Comme matériaux de revêtement des parties intérieures des véhicules automobiles, on utilise des articles moulés résineux qui sont légers et qui donnent des surfaces décoratives ayant un aspect de grande qualité, qui procurent une sensation de douceur satisfaisante, et qui peuvent notamment avoir l'aspect du cuir et présenter des coutures. On produit de tels articles moulés en moulant une poudre d'une composition de résine à base de chlorure de vinyle pour moulage de poudre qui comprend une résine granulaire à base de chlorure de vinyle dans laquelle on mélange à sec des plastifiants, des stabilisants, des pigments, entre autres, et dans laquelle on disperse également de manière uniforme une fine poudre de résine à base de chlorure de vinyle. Les tableaux de bord constituent un exemple typique de parties intérieures de véhicules automobiles pour lesquelles on utilise de tels articles moulés comme matériaux de revêtement. Depuis quelques années, les tableaux de bord des véhicules automobiles sont très souvent équipés d'un coussin gonflable prévu devant le siège du passager. Ces coussins gonflables qui sont dissimulés sous les matériaux de revêtement des tableaux de bord sont destinés à briser ces matériaux de revêtement au cours de leur gonflage. Il est donc nécessaire que les articles moulés utilisés pour de tels matériaux de revêtement de tableaux de bord sous lesquels est prévu un coussin gonflable se brisent lors du gonflage de ce dernier tout en évitant la dispersion des débris lors d'une rupture à basse température et la formation de débris à bords acérés. Autrement dit, ces articles moulés doivent présenter un allongement suffisant à basse température. On peut obtenir un tel article moulé pour matériau de revêtement en moulant une poudre de composition de résine à base de chlorure de vinyle que l'on a préparée en utilisant une quantité relativement importante de plastifiant au cours du mélange à sec. Les tableaux de bord sont souvent soumis à de hautes températures, de sorte que les articles moulés utilisés comme matériaux de revêtement pour ces tableaux de bord ne doivent pas contenir de substances qui s'évaporent à haute température et qui adhèrent aux pare-brise en les embuant. En d'autres termes, ces articles moulés doivent avoir de faibles propriétés d'embuage du verre. En général, on demande aux compositions de résine à base de chlorure de vinyle pour moulage de poudre qu'elles soient aisément moulées et qu'elles donnent des articles moulés présentant des épaisseurs peu irrégulières. Ainsi, de telles compositions de poudre doivent avoir de bonnes propriétés de démoulage et de bonnes propriétés de fusion. Toutefois, on ne dispose pas actuellement de compositions de résine à base de chlorure de vinyle ayant un allongement suffisant à basse température et qui donnent des articles moulés ayant de faibles propriétés d'embuage du verre et d'excellentes propriétés de démoulage et de fusion. Cest pourquoi, la présente invention a pour but de fournir une composition de résine à base de chlorure de vinyle pour moulage de poudre qui présente un allongement suffisant à basse température et qui donne des articles moulés ayant de faibles propriétés d'embuage du verre et d'excellentes propriétés de démoulage et de fusion. Ainsi, la présente invention fournit une composition de résine à base de chlorure de vinyle pour moulage de poudre qui comprend 100 parties en masse d'une résine granulaire à base de chlorure de vinyle ayant un degré de polymérisation moyen compris entre 1 000 et 1 200, 75 à 81 parties en masse d'un plastifiant trimellitate et 2 à 20 parties en masse d'une fine poudre de résine à base de chlorure de vinyle ayant un degré de polymérisation moyen compris entre 600 et 1 000. La présente invention concerne également un procédé de préparation d'une composition de résine à base de chlorure de vinyle pour moulage de poudre qui comprend les étapes de mélange à sec de 100 parties en masse d'une résine granulaire à base de chlorure de vinyle ayant un degré de polymérisation moyen compris entre 1 000 et 1 200 et de 75 à 81 parties en masse d'un plastifiant trimellitate pour obtenir une composition intermédiaire, puis de dispersion dans la composition intermédiaire de 2 à 20 parties en masse d'une fine poudre de résine à base de chlorure de vinyle ayant un degré de polymérisation moyen compris entre 600 et 1000. La résine granulaire à base de chlorure de vinyle qui est contenue dans la composition à base de chlorure de vinyle pour moulage de poudre selon la présente invention peut être préparée notamment par polymérisation en suspension ou polymérisation en masse et elle a de préférence une taille moyenne de particule comprise entre 50 et 300 Mm. La résine à base de chlorure de vinyle sous forme granulaire peut être constituée par exemple par du poly(chlorure de vinyle), un copolymère de chlorure de vinyle et d'au moins un autre monomère qui est copolymérisable avec le chlorure de vinyle (par exemple éthylène, propylène, acétate de vinyle), un poly- mère greffé de chlorure de vinyle sur un copolymère éthylène-acétate de vinyle, et leurs mélanges. De préférence, la teneur en chlorure de vinyle du copolymère ou du polymère greffé ci-dessus est d'au moins 50 % en masse. Comme indiqué ci-dessus, la résine granulaire à base de chlorure de vinyle doit avoir un degré de polymérisation moyen compris entre 1 000 et 1200. Ce degré de polymérisation moyen est mesuré par le procédé selon JIS (norme industrielle japonaise) K-6721. Lorsque le degré de polymérisation moyen est inférieur à 1 000, la résine à base de chlorure de vinyle a tendance à donner un article moulé contenant une quantité relativement importante de substances qui s'évaporent à haute température, tandis que, lorsque le degré de polymérisation moyen dépasse 1 200, la composition de résine a des propriétés de fusion inférieures et a tendance à devenir une poudre humide, ce qui peut rendre son moulage délicat. Le plastifiant trimellitate est un ester de l'acide trimellitique dont trois groupes carboxyles sont estérifiés avec un alcool. Les alcools que l'on préfère sont ceux qui ont 6 à 10 atomes de carbone. Le trimellitate de tri-n-octyle, le trimellitate de tri-2-éthylhexyle et le trimellitate de tridécyle sont des exemples de trimellitates. On peut utiliser les plastifiants trimellitates isolément ou sous forme de mélanges de deux ou plusieurs d'entre eux. La quantité de plastifiant trimellitate est située entre 75 et 81 parties en masse pour 100 parties en masse de résine granulaire à base de chlorure de vinyle. Lorsque la quantité de plastifiant est inférieure à 75 parties en masse, la composition a des propriétés de fusion inférieures, de sorte que le moulage de poudre de la composition a tendance à devenir délicat. Au contraire, lorsque la quantité de plastifiant dépasse 81 parties en masse, la composition a des propriétés de démoulage inférieures et a tendance à donner des articles moulés ayant des épaisseurs irrégulières. La fine poudre de résine à base de chlorure de vinyle est utilisée pour empêcher l'adhésion mutuelle des particules de résine granulaire à base de chlorure de vinyle dans la composition de résine de la présente invention. En général, on utilise des résines à base de chlorure de vinyle préparées par polymérisation en émulsion ou polymérisation en microémulsion. De préférence, la fine poudre de résine à base de chlorure de vinyle a une taille moyenne de particule comprise entre 0,1 et 10 /m. La résine à base de chlorure de vinyle qui constitue la fine poudre de résine à base de chlorure de vinyle peut être par exemple du poly(chlorure de vinyle), un copolymère de chlorure de vinyle et d'au moins un autre monomère qui est copolymérisable avec le chlorure de vinyle (par exemple éthylène, propylène, acétate de vinyle), un polymère greffé de chlorure de vinyle sur un copolymère éthylène-acétate de vinyle, ou des mélanges de ceux-ci. De préférence, la teneur en chlorure de vinyle du copolymère ou du polymère greffé ci-dessus est d'au moins 50 % en masse. La fine poudre de résine à base de chlorure de vinyle a un degré de polymérisation moyen compris entre 600 et 1 000, de préférence entre 700 et 900. Lorsque le degré de polymérisation est inférieur à 600, la composition de résine a tendance à donner un article moulé ayant un allongement plus faible ou une résistance mécanique à basse température plus faible tandis que, lorsque le degré de polymérisation dépasse 1 000, la composition de résine a tendance à avoir de médiocres propriétés de fusion. La quantité de fine poudre de résine à base de chlorure de vinyle doit être comprise entre 2 et 20 parties en masse, de préférence entre 7 et 13 parties en masse, pour 100 parties en masse de résine granulaire à base de chlorure de vinyle. Lorsque la quantité de fine poudre de résine à base de chlorure de vinyle est inférieure à 2 parties en masse, les effets empêchant l'adhésion mutuelle des particules de la résine granulaire à base de chlorure de vinyle sont insuffisants, tandis que, lorsque la quantité de fine poudre de résine à base de chlorure de vinyle dépasse 20 parties en masse, il est difficile de disperser uniformément la fine poudre dans la composition, de sorte que la composition a tendance à donner des articles moulés ayant un aspect inférieur. La composition de résine selon la présente invention peut contenir différents additifs qui sont utilisés couramment. Il peut s'agir par exemple de stabilisants, de pigments, d'agents de démoulage, d'agents ignifugeants, de charges, d'agents réticulants, d'agents antistatiques, d'agents de traitement de surface, de lubrifiants, d'adjuvants de traitement, d'agents anti-décollement, de fongicides, notamment. Les stabilisants peuvent être par exemple des sels d'acides carboxy- liques avec des métaux tels que le zinc, le lithium, le sodium, le baryum, le calcium, le magnésium, l'étain, notamment. Parmi ceux-ci, on préfère les stabilisants composites. Les composés perchlorates (par exemple perchlorate de sodium, hydrotalcite de type perchlorate), les composés époxydés (par exemple huile de soja époxydée, huile de lin époxydée, huile de ricin époxydée), les polyols (par exemple pentaérythritol, dipentaérythritol, mannitol, glycérol), les composés 3- dicétoniques (par exemple stéaroylbenzoylméthane, dibenzoylméthane, benzoylacétone), les antioxydants, les agents absorbants les UV, les stabilisants contre la lumière à base d'amines à empêchement stérique sont d'autres exemples de stabilisants. Les pigments peuvent être par exemple des pigments organiques (par exemple pigments azoiques et pigments à base de phtalocyanine) ou des pigments inorganiques (par exemple oxyde de titane, noir de carbone). La composition de résine à base de chlorure de vinyle selon la présente invention peut être préparée par tout procédé conventionnel. De préférence, la composition de résine selon la présente invention est préparée par mélange à sec de la résine granulaire à base de chlorure de vinyle, du plastifiant trimellitate et d'additifs éventuels pour obtenir une composition intermédiaire, puis par dispersion uniforme de la fine poudre de résine à base de chlorure de vinyle dans la composition intermédiaire. Le mélange à sec peut être réalisé par un procédé conventionnel utilisant par exemple un malaxeur ou un mélangeur à grande vitesse. En d'autres termes, le plastifiant trimellitate est ajouté à la résine granulaire à base de chlorure de vinyle tandis que celle-ci est agitée à chaud. Lorsque des additifs quelconques sont utilisés, ils peuvent être ajoutés avant, pendant ou après l'addition du plastifiant trimellitate. A titre d'alternative, le plastifiant trimellitate et les additifs sont mélangés au préalable, puis ajoutés à la résine granulaire à base de chlorure de vinyle. Puis, la fine poudre de résine à base de chlorure de vinyle est dispersée dans la composition intermédiaire comprenant la résine granulaire à base de chlorure de vinyle et le plastifiant trimellitate, au moyen d'un malaxeur ou d'un mélangeur à grande vitesse, pendant ou après le refroidissement de la composition intermédiaire. La composition de résine à base de chlorure de vinyle pour moulage de poudre selon la présente invention présente d'excellentes propriétés de démoulage et de fusion et peut être aisément moulée pour produire des articles moulés. Le procédé de moulage de poudre n'est pas limité et il est possible d'utiliser par exemple le moulage de poudre en moules creux, le moulage de poudre rotatif ou le revêtement par immersion en lit mobile. L'article moulé produit à partir de la composition de résine selon la présente invention présente un bon allongement à basse température et de très faibles propriétés d'embuage du verre. La présente invention va être illustrée par les exemples non limitatifs suivants. Dans les exemples, les compositions de résine à base de chlorure de vinyle et les articles moulés ont été évalués de la manière suivante: Propriétés de fusion Une masse de composition de résine à base de chlorure de vinyle pour moulage de poudre a été appliquée sur une surface d'une plaque à gradient de température (GEIGY GRADE D BLOCK fabriqué par WALLACE. température de 190 C à 250 C) en une épaisseur de 1 mm. Au bout de 1 min, la surface de la composition de résine a été observée et le point de fusion a été lu d'après la température limite entre la partie fondue et la partie non fondue. Les résultats ont été évalués au moyen des critères suivants: ++: point de fusion inférieur à 220 C, excellentes propriétés de fusion +: point de fusion entre 220 C et moins de 230 C, bonnes propriétés de fusion -: point de fusion entre 230 C et moins de 240 C, propriétés de fusion légèrement inférieures --: point de fusion de 240 C ou plus, propriétés de fusion inférieures Propriétés de démoulage g d'une composition de résine à base de chlorure de vinyle pour moulage de poudre ont été introduits dans un récipient en aluminium d'un diamètre interne de 73 mm et d'une profondeur de 25 mm et placés sur une plaque chaude chauffée à 150 C pendant 2 min. Puis, le récipient a été retiré de la place chaude et retourné, et la masse de composition restant au fond du récipient a été mesurée. Les propriétés de démoulage ont été évaluées au moyen des critères suivants: ++: masse de composition restante inférieure à 21 g, excellentes propriétés de démoulage +: masse de composition restante comprise entre 21 g et moins de 26 g, bonnes propriétés de démoulage -: masse de composition restante comprise entre 26g et moins de 31 g, propriétés de démoulage légèrement inférieures --: masse de composition restante supérieure ou égale à 31 g, propriétés de démoulage inférieures. Propriétés d'embuage du verre Un disque d'un diamètre de 80 mm a été découpé dans un article moulé en forme de plaque d'une épaisseur de 1 mm et utilisé comme éprouvette. L'éprouvette a été séchée dans un dessicateur pendant au moins 24 h, puis placée dans un récipient en verre d'un appareil d'essai d'embuage d'écran à courant d'air (WSF-1 fabriqué par SUGA SHIKENKI). Le récipient a été fermé hermétique- ment avec une plaque de verre. Puis, l'essai a été réalisé à une température du bain d'huile de 100 C et à une température de la plaque de verre de 20 C pendant 20 h. Ensuite, le facteur de réflexion (R) de la plaque de verre a été mesuré sous un angle de réflexion de 60 au moyen d'un luisancemètre (UGV-5G fabriqué par SUGA SHIKENKI). Puis, le degré d'embuage du verre (B) a été calculé d'après le facteur de réflexion (R) et le facteur de réflexion initial (Ro) de la plaque de verre avant l'essai, selon l'équation suivante: Degré d'embuage du verre B (%) = (R/Ro) x 100 Les résultats ont été classés selon les critères suivants: ++: B de 90 % ou plus, très faibles propriétés d'embuage du verre +: B de 85 % à moins de 90 %, faibles propriétés d'embuage du verre : B de 80 % à moins de 85 %, propriétés d'embuage du verre relativement élevées --: B inférieur à 80 %, propriétés d'embuage du verre élevées. Allongement à basse température Un haltère n 1 selon JIS K-6301 a été découpé dans un article moulé en forme de plaque d'une épaisseur de 1 mm et des marques ont été faites à une distance de 40 mm pour obtenir une éprouvette. Cette éprouvette a été maintenue à 23 C, 50 % d'humidité relative pendant 24 h, puis placée dans une enceinte à température constante maintenue à -35 C. Au bout de 20 min, l'éprouvette a été étirée à -35 C à une vitesse d'étirage de 200 mm/min, et l'augmentation de la distance entre les marques à la rupture a été mesurée. Les résultats ont été classés selon les critères suivants: ++: allongement de 150 % ou plus, excellent allongement à basse température +: allongement de 100 % à moins de 150 %, bon allongement à basse température -: allongement de 50 % à moins de 100 %, allongement à basse température légèrement inférieur --: allongement inférieur à 50 %, allongement à basse température inférieur. emple 1 (1) Préparation d'une composition de résine à base de chlorure de vinyle pour moulage de poudre Une résine granulaire à base de chlorure de vinyle (ZEST 1000S produite par SHIN-DAIICHI ENBI KABUSHIKI KAISHA; degré de polyméri- sation moyen: 1 050, taille moyenne de particule: 120;am) (100 parties en masse) a été introduite dans un mélangeur à grande vitesse et agitée à chaud. Lorsque la température a atteint 80 C, un plastifiant trimellitate (trimellitate de tri-n-octyle) (76 parties en masse), de l'huile de soja époxydée (O-130P produite par ASAHI DENKA KABUSHIKI KAISHA) (2 parties en masse), un pigment blanc (oxyde de titane) (3 parties en masse) et un stabilisant complexe à base de baryum et de zinc (8 parties en masse) ont été introduits dans le mélangeur sous chauffage et agitation. L'agitation et le chauffage ont été maintenus encore. Lorsque la température a atteint 120 C, le mélange a été refroidi et, lorsque le mélange s'est refroidi à 60 C, une fine poudre de résine à base de chlorure de vinyle (ZEST PQLTx produite par SHIN-DAIICHI ENBI KABUSHIKI KAISHA; degré de polymérisation moyen: 800; taille moyenne de particule: 1 /m) (10 parties en masse) a été ajoutée et dispersée de manière homogène dans le mélange, pour obtenir une composition de résine à base de chlorure de vinyle pour moulage de poudre. Les résultats d'évaluation de cette composition sont regroupés dans le tableau ci-dessous. (2) Production d'un article moulé La composition de résine à base de chlorure de vinyle pour moulage de poudre produite dans l'étape (1) ci-dessus a été appliquée sur une surface de moulage d'un moule pour moulage de poudre qui avait été chauffé à 230 C et elle a été fondue. Puis, la partie de la composition qui n'a pas fondu a été retirée par application de secousses, de sorte que l'épaisseur de l'article moulé était de 1 mm. Après refroidissement, l'article moulé a été retiré du moule. Les résultats d'évaluation de cet article moulé sont regroupés également dans le tableau ci-dessous. Exemples 2 et 3 et exemples comparatifs 5 à 9 Une composition de résine à base de chlorure de vinyle pour moulage de poudre et un article moulé ont été produits de la même manière que dans l'exemple 1, à ceci près que la quantité de plastifiant trimellitate a été modifiée de la manière représentée dans le tableau. Les résultats d'évaluation sont présentés dans le tableau. Exemples comparatifs 1 à 4 Une composition de résine à base de chlorure de vinyle pour moulage de poudre et un article moulé ont été produits de la même manière que dans l'exemple 1, à ceci près qu'une résine granulaire à base de chlorure de vinyle (ZEST 800 GT produite par SHIN- DAIICHI ENBI KABUSHIKI KAISHA; degré de polymérisation moyen: 800, taille moyenne de particule: 120 /um) a été utilisée à la place de la résine à base de chlorure de vinyle ayant un degré de polymérisation moyen de 1 050, et que la quantité de plastifiant trimellitate a été modifiée de la manière représentée dans le tableau. Les résultats d'évaluation sont présentés dans le tableau. Exemples comparatifs 10 et 11 Une composition de résine à base de chlorure de vinyle pour moulage de poudre et un article moulé ont été produits de la même manière que dans l'exemple 1, à ceci près qu'une résine granulaire à base de chlorure de vinyle (ZEST 1300Z produite par SHIN-DAIICHI ENBI KABUSHIKI KAISHA; degré de polymérisation moyen: 1 300, taille moyenne de particule: 120/um) a été utilisée à la place de la résine à base de chlorure de vinyle ayant un degré de polymérisation moyen de 1 050, et que la quantité de plastifiant trimellitate a été modifiée de la manière représentée dans le tableau. Les résultats d'évaluation sont présentés dans le tableau. Exemple comparatif 12 On a tenté de produire une composition de résine à base de chlorure de vinyle pour moulage de poudre de la même manière que dans l'exemple 1, à ceci près que l'on a utilisé une résine granulaire à base de chlorure de vinyle (ZEST 1300Z produite par SHIN-DAIICHI ENBI KABUSHIKI KAISIIHA; degré de polymérisation moyen: 1 300, taille moyenne de particule: 120 um) à la place de la résine à base de chlorure de vinyle ayant un degré de polymérisation moyen de 1 050, et que l'on a porté à 89 parties en masse la quantité de plastifiant trimellitate. Toutefois, on a obtenu seulement une composition humide que l'on n'a pas pu mouler. TABLEAU Exemple Degré de Plastifiant Propriétés Propriétés Embuage Allonge- n polymé- (parties en de fusion de du verre ment (%) risation masse) démoulage moyen Ex. comp. 1 800 56 + ++. __ Ex. comp. 2 800 67 + + -- - Ex. comp. 3 800 78 ++ - -- + Ex. comp. 4 800 89 ++ -- n.m. n.m. Ex. comp.5 1050 67 - + ++ - Ex. comp. 6 1050 74 - + ++ - Ex.1 1050 76 + + n.m. + Ex. 2 1050 78 + + ++ + Ex. 3 1050 80 + + n.m. + Ex. comp. 7 1050 82 + - n.m. ++ Ex. comp. 8 1050 89 + -- n.m. ++ Ex. comp. 9 1050 100 ++ -- n.m. ++ Ex. comp. 10 1300 67 -- + n.m. n.m. Ex comp. 11 1300 78 - -- n.m. n.m. Note: n.m. = non mesuré REVENDICATIONS 1. Composition de résine à base de chlorure de vinyle pour moulage de poudre, caractérisée en qu'elle comprend 100 parties en masse d'une résine granulaire à base de chlorure de vinyle ayant un degré de polymérisation moyen compris entre 1 000 et 1 200, 75 à 81 parties en masse d'un plastifiant trimellitate et 2 à 20 parties en masse d'une fine poudre de résine à base de chlorure de vinyle ayant un degré de polymérisation moyen compris entre 600 et 1 000. 2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite résine granulaire à base de chlorure de vinyle a une taille moyenne de particule comprise entre 50 et 300,um. 3. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ladite fine poudre de résine à base de chlorure de vinyle a une taille moyenne de particule comprise entre 0,1 et 10 /am. 4. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite fine poudre de résine à base de chlorure de vinyle a un degré de polymérisation moyen compris entre 700 et 900. 5. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la quantité de ladite fine poudre de résine à base de chlorure de vinyle est comprise entre 7 et 13 parties en masse pour 100 parties en masse de résine granulaire à base de chlorure de vinyle. 6. Procédé de préparation d'une composition de résine à base de chlorure de vinyle pour moulage de poudre, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de mélange à sec de 100 parties en masse d'une résine granulaire à base de chlorure de vinyle ayant un degré de polymérisation moyen compris entre 1 000 et 1 200 et de 75 à 81 parties en masse d'un plastifiant trimellitate pour obtenir une composition intermédiaire, puis de dispersion dans la composition intermédiaire de 2 à 20 parties en masse d'une fine poudre de résine à base de chlorure de vinyle ayant un degré de polymérisation moyen compris entre 600 et 1 000. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite résine granulaire à base de chlorure de vinyle a une taille moyenne de particule comprise entre 50 et 300,uim. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que ladite fine poudre de résine à base de chlorure de vinyle a une taille moyenne de particule comprise entre 0,1 et 10 jrm. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que ladite fine poudre de résine à base de chlorure de vinyle a un degré de polymérisation moyen compris entre 700 et 900. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la quantité de ladite fine poudre de résine à base de chlorure de vinyle est comprise entre 7 et 13 parties en masse pour 100 parties en masse de résine granulaire à base de chlorure de vinyle.