Brevet FR3133192A1 — publié le 20230908

La présente invention concerne un article comprenant un premier matériau polymère comprenant au moins un copolymère à blocs polyamides PA et blocs polyéthers PE (PEBA) et un deuxième matériau polymère comprenant au moins un polyuréthane thermoplastique (TPU), le premier matériau polymère et le deuxième matériau polymère adhérant directement l’un à l’autre, et le deuxième matériau polymère comprenant des billes de verre creuses. La présente invention concerne également l’assemblage par un procédé d’adhérence directe du premier matériau polymère et du deuxième matériau polymère comprenant des billes de verre creuses. Figure pour l’abrégé : Pas de figure. PEBA pour adhérence directe sur TPU comprenant des billes de verre creuses Domaine de l’invention La présente invention concerne un article comprenant un premier matériau polymère comprenant au moins un copolymère à blocs polyamides PA et blocs polyéthers PE (PEBA) et un deuxième matériau polymère comprenant au moins un polyuréthane thermoplastique (TPU), le premier matériau polymère et le deuxième matériau polymère adhérant directement l’un à l’autre, et le deuxième matériau polymère comprenant des billes de verre creuses. La présente invention concerne également l’assemblage par un procédé d’adhérence directe du premier matériau polymère et du deuxième matériau polymère comprenant des billes de verre creuses. Arrière-plan technique Les matériaux à base des polymères thermoplastiques élastomères (TPE), tels que les copolymères PEBA, TPU, ou les copolyéthers bloc esters (CoPE), sont connus pour leur utilisation dans la fabrication des pièces automobile, les équipements de sport, notamment de chaussures de sport, les pièces d’équipements électriques et électroniques, les pièces d’équipement médical, etc. L’assemblage de ces matériaux de natures chimiques et de propriétés mécaniques similaires ou différentes est parfois demandée pour ces applications. L’assemblage peut être réalisé par moulage ou extrusion, éventuelle découpe des composants, puis collage et pressage de ces composants, ou encore par procédé d’adhérence directe de ces TPE. Par « procédé d’adhérence directe », on entend un procédé d’adhérence sans apport de liant, notamment sans apport de colle ou adhésif, le colle ou adhésif pouvant s’avérer polluants et donc plus difficile à recycler. Comparativement aux procédés classiques de collage impliquant une multitude d’étapes complexes utilisant généralement des adhésifs à base de solvants organiques, les procédés d’adhérence directe sont plus économiques et non polluants. A titre d’exemple de procédé d’adhérence directe, on peut citer : le surmoulage, le pressage à chaud, la co-extrusion, le thermoformage, la co-injection, et toute autre méthode d’adhérence possible utilisant une ou plusieurs des méthodes classiques telles que le moulage par injection, le moulage par extrusion et/ou le moulage par soufflage. Plus particulièrement, la technique du surmoulage consiste en l'injection de matière sur un insert placé au fond du moule. L’adhésion des deux matériaux s'obtient par les propriétés adhésives à l’état fondu et de compatibilité de la matière surmoulée et de l'insert. Malheureusement, le niveau d’adhérence des matériaux à base de TPE, des systèmes obtenus par adhérence directe, n’est pas toujours optimal. En plus, ces matériaux à base de TPE peuvent comprendre des additifs et des renforts, tels que les fibres, les billes de verres, pour les applications électronique, sport, automobile ou industriel afin d’améliorer les propriétés mécaniques. En plus, l’ajout des billes de verres creuses a été envisagé dans le passé, permettant de procurer une légèreté sur l’article final pour être moins consommateurs d’énergie ou pour diminuer au maximum l’énergie dépensée lors de leur utilisation. Toutefois, ces additifs et/ou renforts peuvent avoir des impacts néfastes, tels que des problèmes d’adhésion lors de leur assemblage. Par exemple, il a été observé dans « Investigation of the interfacial adhestion of glass bead-filled multicomponent injection moulded composites, Suplicz et al., IOP Conf.Series : Materials Science and Engineering 903 (2020) », une baisse de la force d’adhésion entre 2 matériaux surmoulés comprenant des fibres de verres ou des billes de verre due à la mauvaise adhésion. Il existe donc un réel besoin de fournir des articles avec une bonne adhésion entre ces différents matériaux comprenant des additifs et/ou des renforts, notamment comprenant les billes de verres creuses. L’invention concerne en premier lieu un article comprenant un premier matériau polymère comprenant au moins un copolymère à blocs polyamides et blocs polyéthers (PEBA) et un deuxième matériau polymère comprenant au moins un polyuréthane thermoplastique (TPU), le premier matériau polymère et le deuxième matériau polymère adhérant directement l’un à l’autre, et le deuxième matériau polymère comprenant des billes de verre creuses. Selon un mode de réalisation, l’adhérence entre deux matériaux polymères, exprimée par la force de pelage en kgf/cm, est supérieure ou égale à 10 kgf/cm, de préférence supérieure ou égale à 12 kgf/cm. Selon un mode de réalisation, les billes de verre creuses ont une teneur de 3 à 25 % en poids par rapport au poids total du deuxième matériau polymère. Selon un mode de réalisation, les billes de verre creuses comprennent de l’oxyde de zinc a une teneur supérieure ou égale à 1,0 % en poids par rapport au poids total des billes de verre creuses, et de préférence supérieure ou égale à 2,0% en poids par rapport au poids total des billes de verre creuses. La présente invention permet de répondre au besoin exprimé ci-dessus : en plus d’une bonne adhésion directe entre les matériaux TPE distincts, elle fournit en plus des articles ayant une faible densité recherchée. La présente invention propose également un procédé d’adhérence directe d’un premier matériau polymère comprenant au moins un PEBA avec un deuxième matériau polymère comprenant au moins un TPU et des billes de verre creuses, le procédé étant caractérisé en ce que l’assemblage s’effectue par un procédé comprenant le chauffage d'au moins un des deux matériaux polymères, de façon à faire adhérer un matériau à l’autre. De manière étonnante, il a été découvert que la présence des billes de verre creuses permet de fournir des articles ayant une densité diminuée sans influencer l’adhérence entre le premier et le deuxième matériau polymère. Plus précisément, malgré la présence des billes de verre creuses proche de l’interface des deux matériaux polymères, l’adhérence entre ces deux matériaux est maintenue, voire améliorée. Au sens de la présente invention, on entend par « adhérence maintenue » ou « adhérence similaire », un ratio entre l’adhérence des matériaux en présence des billes de verres creuses et l’adhérence des mêmes matériaux sans les billes de verres creuses étant supérieur à 75%. L’invention concerne également l’utilisation d’un article tel que défini ci-dessus pour la fabrication des équipements de sport, un élément de chaussure, les équipements de protection individuels, les pièces automobiles, les pièces de construction, les pièces d’équipements optiques, les pièces d’équipements électriques et électroniques (par exemple, les casques AR/VR, les pièces de smartphone, les matériels informatiques), les pièces d’équipement médical telles que les cathéters, les courroies de transmission ou de transport. Article comprenant un premier matériau polymère comprenant au moins un copolymère à blocs polyamides et blocs polyéthers (PEBA) et un deuxième matériau polymère comprenant au moins un polyuréthane thermoplastique (TPU), le premier matériau polymère et le deuxième matériau polymère adhérant directement l’un à l’autre, et le deuxième matériau polymère comprenant des billes de verre creuses. Article selon la revendication 1, dans lequel l’adhérence entre deux matériaux polymères, exprimée par la force de pelage en kgf/cm, est supérieure ou égale à 10 kgf/cm, de préférence supérieure ou égale à 12 kgf/cm. Article selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le copolymère PEBA a une dureté instantanée Shore D supérieure ou égale à 30, de préférence supérieure ou égale à 35 et inférieure ou égale à 80 Shore D, de préférence inférieure ou égale à 75 Shore D. Article selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les blocs PA du copolymère PEBA sont choisis parmi les PA 6, 11, 12, 612, 66/6, 1010, 614, et/ou leur copolymère, de préférence les PA 11, 12 et/ou leur copolymère; et/ou les blocs PE du copolymère PEBA sont des blocs PTMG. Article selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les billes de verre creuses ont une teneur de 3 à 25 % en poids par rapport au poids total du deuxième matériau polymère. Article selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le premier matériau polymère comprend une teneur en billes de verre creuses de 3 à 25 % en poids par rapport au poids du premier matériau polymère. Article selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel les billes de verre creuses comprennent de l’oxyde de zinc a une teneur supérieure ou égale à 1,0 % en poids par rapport au poids total des billes de verre creuses, et de préférence supérieure ou égale à 2,0% en poids par rapport au poids total des billes de verre creuses. Utilisation d’un article selon l’une des revendications précédentes pour la fabrication des équipements de sport, un élément de chaussure, les équipements de protection individuels, les pièces automobiles, les pièces de construction, les pièces d’équipements optiques, les pièces d’équipements électriques et électroniques, les pièces d’équipement médical telles que les cathéters, les courroies de transmission ou de transport. Procédé d’adhérence directe d’un premier matériau polymère comprenant au moins un copolymère à blocs polyamides et blocs polyéthers avec un deuxième matériau polymère comprenant au moins un polyuréthane thermoplastique et des billes de verre creuses, le procédé étant caractérisé en ce que l’assemblage s’effectue par un procédé comprenant le chauffage d'au moins un des deux matériaux polymères, de façon à faire adhérer un matériau à l’autre. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le premier matériau polymère est fondu ou ramolli sous chauffage, et ce matériau fondu est porté en contact avec au moins une partie du deuxième matériau polymère pour faire adhérer les deux matériaux. Procédé selon l’une des revendications 9 ou 10, dans lequel le premier matériau polymère et le deuxième matériau polymère sont assemblés par un procédé d’adhérence directe choisi parmi : surmoulage, pressage à chaud, coextrusion, thermoformage, moulage par injection, moulage par extrusion, moulage par soufflage, et leurs mélanges ; de préférence par surmoulage d’un matériau sur l’autre. Procédé selon l’une des revendications 9 à 11, étant un procédé de surmoulage du premier matériau polymère sur le deuxième matériau polymère contenant des billes de verre creuses. Procédé selon l’une des revendications 9 à 12, dans lequel les billes de verre creuses comprennent de l’oxyde de zinc a une teneur supérieure ou égale à 1,0 % en poids par rapport au poids total des billes de verre creuses, et de préférence supérieure ou égale à 2,0% en poids par rapport au poids total des billes de verre creuses. Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 13, dans lequel la température d’assemblage est comprise dans la gamme de 220 à 300°C, de préférence de 240 à 290°C, de préférence de 250 à 290°C.