INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le processus peut utiliser une ou plusieurs étapes de mélange et/ou un ou plusieurs mélangeurs. Par exemple, un mélange du au moins un élastomère solide et d'une charge humide pour former un mélange, une élimination d'au moins une partie du liquide à partir du mélange par évaporation, et une évacuation à partir du mélangeur du composite ayant une teneur en liquide de pas plus de 10 % en poids peuvent survenir sous la forme d’une étape de mélange dans un mélangeur. Dans le contexte de plus d'une étape de mélange, le produit évacué, bien que ce soit un composite, peut également être indiqué comme un mélange comme il va être soumis à un traitement ou mélange supplémentaire pour former le composite final. Dans un autre exemple, une première étape de mélange comprend un mélange du au moins un élastomère solide et de la charge humide pour former un mélange, et la deuxième étape de mélange comprend une évacuation depuis le mélangeur du composite (ou mélange) ayant une teneur en liquide de pas plus de 10 % en poids. Dans cette option, les première et seconde étapes de mélange peuvent être effectuées dans les mêmes mélangeurs, ou des mélangeurs différents. Dans encore un autre exemple, un mélange du au moins un élastomère solide et de la charge humide pour former un mélange, une élimination d'au moins une partie du liquide depuis le mélange par évaporation, et une évacuation à partir le mélangeur du composite (ou mélange) ayant une teneur en liquide de pas plus de 10 % en poids peuvent survenir sous la forme d'une première étape de mélange, et une deuxième étape de mélange (dans le même mélangeur ou dans un deuxième mélangeur) peut être effectuée pour sécher davantage le composite (ou mélange). En d'autres termes, le processus peut inclure une utilisation de plus d'un mélangeur, de telle sorte que le mélange est mélangé dans un premier mélangeur lors d'une première étape de mélange, puis est ensuite extrait et chargé dans un deuxième mélangeur lors d'une deuxième étape de mélange, et ainsi de suite comme souhaité. Chaque mélangeur, si plus d'un sont utilisés, peut être identique ou différent des autres mélangeurs qui sont utilisés dans le procédé. Par exemple, le composite (ou mélange) peut être évacué depuis un premier mélangeur et transporté d'une autre manière vers un deuxième mélangeur. Dans un autre exemple, le composite (ou mélange) peut être évacué à partir d'un mélangeur et ensuite chargé en retour vers le même mélangeur (par exemple, après avoir été autorisé à refroidir). Ces processus, qui peuvent être connus en tant que mélanges à stades multiples, peuvent être répétés autant de fois que nécessaire. Chaque stade peut être mélangé avec les mêmes ou un ou plusieurs paramètres de fonctionnement différents.
Pendant des processus de mélange à sec typiques avec une charge (non humidifiée) et un élastomère solide, la température du mélange augmente au moins en partie du fait d'un écoulement visqueux de l'élastomère, par exemple pendant une mastication de l'élastomère et/ou le mélange lorsque la charge est incorporée dans l'élastomère. Cette augmentation peut être assez rapide, et le mélange est évacué typiquement avant qu'une dégradation thermique importante du caoutchouc ne survienne, qu'une dispersion de charge adéquate ait été obtenue ou non.
Il a été découvert qu'en incorporant une charge humide dans le processus de mélange, la présence et l’évaporation successive du liquide peuvent permettre une dispersion améliorée de la charge dans l'élastomère. Pour obtenir un composite final adapté, la quantité de liquide est réduite (par exemple, jusqu'à une quantité de 10 % ou moins, sur la base du poids de composite total). Sans souhaiter être liés à une quelconque théorie, la présence de liquide peut refroidir et/ou lubrifier le mélange, ce qui peut réduire la vitesse globale d'augmentation de température qui permet une augmentation du mélange ou du temps de séjour et une dispersion de charge améliorée sans dégradation importante de l'élastomère. En outre, ceci peut résulter en des propriétés de composite et de vulcanisats améliorées.
Commande de température.
Dans certains modes de réalisation, dans au moins une des étapes de mélange, le procédé comprend la réalisation du mélange à des températures de mélangeur commandées par au moins un moyen de commande de température. Établi autrement, le procédé peut comprendre la réalisation du mélange à des températures de mélangeur commandées, comme en utilisant un dispositif de commande de température. Une commande des températures de mélangeur fait référence à une commande de températures d'au moins une surface du mélangeur. Comme option, des températures de mélangeur peuvent être commandées à la fois pendant le chargement et au moins une des étapes de mélange. Le moyen de commande de température peut être un dispositif de commande de température sur et/ou dans le mélangeur, ou associé d'une autre manière au mélangeur (par exemple, connecté au mélangeur) qui chauffe ou refroidit au moins une surface, et/ou une ou plusieurs parties du mélangeur. Sans souhaiter être liés à une quelconque théorie, en commandant la température de mélangeur, par exemple la température de surface de mélangeur, par un moyen de commande de température, des caractéristiques de mélange telles que le glissement et la préhension du mélange au niveau des surfaces de mélangeur peuvent être influencées, ce qui peut influencer le cisaillement et l'écoulement visqueux du mélange à l'intérieur du mélangeur, et peut à son tour influencer la génération de chaleur par le mélange.
Un patinage peut être un problème lorsqu'un liquide est présent dans le mélange. Sans souhaiter être liés à une quelconque théorie, le risque de glissement excessif (lubrification) peut être davantage susceptible de survenir lorsque la température de la surface de mélangeur est trop basse. Un tel glissement excessif peut mener à un écoulement moins visqueux et ensuite à une faible génération de chaleur, ce qui peut à son tour diminuer le débit d'élimination de liquide par évaporation et provoquer un mélange inefficace ou inadéquat, un séchage inefficace ou inadéquat, et/ou des temps de mélange longs. Il peut y avoir une incorporation de charge lente et/ou une dispersion de charge inférieure dans l'élastomère. Dans un mélange typique avec une charge sèche, un glissement n'est pas un problème important ; cependant, l'écoulement visqueux du mélange peut être plus prononcé, et peut avoir comme résultat une génération de chaleur plus rapide, ce qui peut dégrader l'élastomère. Une telle génération de chaleur rapide, qui a pour résultat une augmentation de température rapide dans le mélange, nécessite des temps de séjour ou de mélange courts pour éviter une dégradation de caoutchouc. Il peut en résulter un mélange insuffisant et une dispersion de charge inadéquate.
Sans souhaiter être liés à une quelconque théorie, sans commande de température d'au moins une surface du mélangeur, tout en mélangeant la charge humide et l'élastomère solide (par exemple, mélange en l'absence d'au moins un moyen de commande de température), il peut y avoir moins d'opportunités de commander le glissement et les propriétés de température résultantes, par exemple un profil de température. Aux stades initiaux du mélange, la température de surface de mélangeur peut comporter une large plage de températures de surface, par exemple, de la température ambiante jusqu'à, par exemple, des températures élevées de 180°C ou plus lors d'un fonctionnement par processus ou lots de mélange séquentiels. Un chargement de l'élastomère solide et de la charge humide dans un mélangeur à température ambiante peut provoquer un mélange inefficace comme un glissement excessif est davantage susceptible de survenir, et une génération de chaleur du mélange peut être retardée, ou peut même ne pas survenir. En résultat, le mélange peut être inefficace, ou le mélange peut être évacué avec une teneur en liquide élevée et/ou des charges non incorporées au niveau de la surface de mélange. Un chargement de l'élastomère solide et de la charge humide dans un mélangeur à des températures élevées en l'absence d’un moyen de commande de température peut provoquer une évaporation trop rapide du liquide, et les bénéfices de l'utilisation d'une charge humide ne sont pas atteints. Sans un moyen de commande de température, les caractéristiques de mélange et les qualités de mélange peuvent être difficiles à commander, et pourraient changer entre des processus de mélange. À des températures au-dessus du point d'ébullition du liquide, une projection et une perte de liquide peuvent survenir. Si une perte de liquide prend la forme de vapeur, la vapeur peut transporter de la charge, menant à une perte de rendement de charge. Dans certaines situations, une température de surface élevée des parties de mélangeur peut créer des risques de sécurité.
Sans souhaiter être liés à une quelconque théorie, si la température de surface de mélangeur est commandée (comme par un moyen de commande de température), un glissement entre le mélange et la surface de mélangeur peut être commandé, ce qui peut à son tour influencer l'écoulement visqueux de mélange et la génération de chaleur résultante. De plus, ou en variante, des températures de surface de mélangeur commandées peuvent permettre une meilleure préhension de la surface de mélangeur par le mélange. En commandant la température de surface de mélangeur, il peut être possible de commander la génération de chaleur d'écoulement visqueux et le temps de mélange afin d'atteindre la température d'évacuation cible.
Sans souhaiter être liés à une quelconque théorie, dans la variante ou en plus d'un quelconque autre mécanisme, commander la température de surface de mélangeur par au moins un moyen de commande de température peut permettre une commande de la température de surface ou de masse du mélange. Au début du mélange, l'élastomère solide dans le mélange est typiquement à température ambiante, et dans la situation dans laquelle la température de surface de mélangeur est supérieure à celle du mélange, la surface de mélangeur peut transférer de la chaleur à au moins une partie du mélange, de telle sorte que la température de surface de mélange peut augmenter. Sans souhaiter être liés à une quelconque théorie, dans la variante ou en plus d'un quelconque autre mécanisme, l'augmentation de la température de surface de mélange peut permettre au mélange d'agripper la surface de mélangeur, en réduisant le glissement, et en permettant au mélangeur de faire entrer plus d'énergie vers le mélange et de générer suffisamment de chaleur via un écoulement visqueux, en éliminant éventuellement le liquide. Une fois que la température de mélange dépasse la température de surface de mélangeur, la surface de mélangeur peut permettre le transfert thermique depuis le mélange. En d'autres termes, le mélangeur refroidit au moins une partie du mélange, par exemple, refroidit la surface ou la masse. Ce refroidissement peut retarder une augmentation de température rapide, et permettre des temps de mélange ou de séjour plus longs à des températures qui ne dégradent pas le caoutchouc.
Cette commande des températures de surface de mélangeur, par tout (tous) mécanisme(s), peut fournir une opportunité de temps de mélange ou de séjour plus longs, ce qui peut avoir comme résultat une dispersion de charge améliorée et/ou des interactions caoutchouc-charge améliorées et/ou un mélange consistant et/ou un mélange efficace, par comparaison à des processus de mélange sans commande de température d'au moins une surface de mélangeur.
Le moyen de commande de température peut être, mais sans s'y limiter, l'écoulement ou la circulation d'un flux de transfert thermique à travers des canaux dans une ou plusieurs parties du mélangeur. Par exemple, le flux de transfert thermique peut-être de l'eau ou une huile de transfert thermique. Par exemple, le fluide de transfert thermique peut s'écouler à travers les rotors, les parois de chambre de mélange, le piston plongeur, et la porte de chute. Dans d'autres modes de réalisation, le fluide de transfert thermique peut s'écouler dans une chemise (par exemple, une chemise ayant des moyens d'écoulement de fluide) ou des bobines autour d'une ou plusieurs parties du mélangeur. Comme autre option, le moyen de commande de température (par exemple, fourniture de chaleur), peut être des éléments électriques intégrés dans le mélangeur. Le système pour fournir un moyen de commande de température peut comprendre en outre un moyen pour mesurer la température du fluide de transfert thermique ou la température d'une ou plusieurs parties du mélangeur. Les mesures de température peuvent être alimentées vers des systèmes utilisés pour commander le chauffage et le refroidissement du fluide de transfert thermique. Par exemple, la température désirée d'au moins une surface du mélangeur peut être commandée en réglant la température du fluide de transfert thermique situé dans des canaux adjacents à une ou plusieurs parties du mélangeur, par exemple, des parois, des portes, des rotors, etc.
Deux agents de couplage au silane ont été utilisés : tous les composites ont incorporé un agent de couplage au silane Si-69 (« Si69 » ; Evonik Industries), à l'exception de Ex. 111 et Ex. 112, qui ont incorporé l'agent de couplage SCA-985 (Struktol). Les agents de couplage silane ont été ajoutés avec la première partie de charge. Ces exemples ont été comparés aux échantillons de mélange sec Sec 44 et Sec 45 de l'exemple XIV, tableau 69.
Les mélanges de premier stade ont été effectués sur le mélangeur BB-16 équipé de rotors 4WN, qui a une capacité de 16 L, et une pression de piston de 112 bars, en suivant le protocole décrit dans le tableau 70.
vitesse de rotor (tpm) Description 50 Ajouter Caoutchouc au mélangeur Tpm 1 Mastiquer Caoutchouc après 120 secs ou dès 110°C, 60 Ajouter 3/4 de charge + agent de couplage de silane Tpm 2 Mélanger jusqu’à 120 secs ou 130°C 60 Ajouter 1/4 de charge et mélanger pendant 20 s Tpm 3 Mélanger 60 Ajouter 6PPD à température de déversement -5°C Tpm 3 Mélanger jusqu’à température de déversement ciblée
Après le mélange de premier stade, le composite a été traité dans une extrudeuse à évacuation à deux vis TSR-125 équipée d’une matrice à cylindres (Kobelco Kobe Steel Group). Des mélanges de second stade ont été réalisés sur le mélangeur BB-16 équipé de rotors 6WI (capacité de 14,4 L) selon le protocole décrit dans le tableau 71 (16 L, Y). Après une mastication initiale, un mélange a été effectué sous commande PID de la même manière que celle décrite dans l'exemple XII. La vitesse de rotor a été modifiée automatiquement pour maintenir la température cible de recette pendant la durée de l'étape. Les composites du mélange de second stade ont été déversés lorsque le composite a été estimé sec, sur la base du temps, de l'énergie utilisée et de la vitesse du mélangeur.
TPM de mélangeur Description de protocole de mélange 16L Y 35 Ajouter composite Tpm1 Mastiquer avec piston plongeur élevé pendant 90 s Tpm2 Mastiquer sous commande PID avec piston plongeur élevé, Mélanger jusqu’à temps ou énergie cible (kWh). 30 Déverser
Le composite résultant a été traité dans une extrudeuse à évacuation à deux vis TSR-125 équipée d'une matrice à cylindres (Kobelco Kobe Steel Group). La feuille résultante a été refroidie à l'air ambiant. La perte de rendement de charge était inférieure à 10 % en poids, comme le démontrent les mesures TGA.
Des vulcanisats ont fait l’objet d’une composition avec la formulation du tableau 67 (formulation F9), selon le procédé du tableau 12, 1,5 L, Composition E (sauf composition de stade 1 mélangé jusqu'à 180 s). Le composé a été un durci pendant 30 minutes à une pression de 100 kg/cm 2. Des conditions supplémentaires ainsi que des composites sont listés dans le tableau 72. La puissance spécifique moyenne est rapportée pour le mélange de premier stade, où la puissance spécifique moyenne pour le stade de mélange = énergie spécifique/temps de mélange, où le temps de mélange est le temps d'arrêt du piston plongeur.
Exemple (phr) Humidité de composite (%) FF TCU (°C) Temps de mélange (s) Tpm 1 Tpm 2 Tpm 3 Vitesse de pointe (m/s) Temp. de déversement (°C) Temp. de sonde(°C) SE (kJ/kg) Efficacité énergétique % Débit de libération de liquide moyen (kg/kg*min) Puissance spécifique moyenne (kW/kg) Ex. 108 SG1 58 7,6 66 90 514 60 75 70 0,85 150 124 1613 37,9 0,029 3,1 Ex. 108 SG2 1,1 35 50 498 35 35-60 NA NA 136 137 1490 3,1 Ex. 109 SG1 61 6,6 66 60 636 60 100 90 1,09 155 125 1984 33,6 0,026 3,1 Ex. 109 SG2 1,0 35 50 358 35 35-60 NA NA 136 137 1179 3,1 Ex. 110 SG1 61 1,5 66 75 536 60 80 90 1,09 165 134 2180 37,1 0,037 4,1 Ex. 110 SG2 0,5 35 50 272 35 35-47 NA NA 135 141 1055 3,9 Ex. 111 SG1 61 3,1 66 75 514 60 100 90 1,09 165 134 1836 41,8 0,037 3,6 Ex. 111 SG2 1,2 35 50 269 35 35-49 NA NA 133 139 993 3,7 Ex. 112 SG1 61 7,2 66 75 452 60 100 90 1,09 155 120 1402 46,3 0,036 3,1 Ex. 112 SG2 1,0 35 50 505 35 35-51 NA NA 136 139 1552 3,1 Ex. 113 SG1 55 0,8 66 75 527 60 100 100 1,21 165 153 2079 37,2 0,036 3,9 Ex. 113 SG2 0,5 35 50 152 35 35-47 NA NA 135 141 546 3,6 Ex. 114 SG1 55 5,4 66 75 445 60 100 90 1,09 160 130 1618 40,0 0,036 3,6 Ex. 114 SG2 1,0 35 50 317 35 35-53 NA NA 136 135 1061 3,3
Des propriétés de vulcanisat sont listées dans le tableau 73.
Exemple M300 M300 /M100 Tan δ Max Ex. 108 SG2 17,9 6,5 0,161 Ex. 109 SG2 19,3 6,2 0,154 Ex. 110 SG2 19 6,2 0,178 Ex. 111 SG1 17,5 6,0 0,189 Ex. 111 SG2 18,5 6,2 0,174 Ex. 112 SG2 18,5 6,2 0,17 Ex. 113 SG2 19,4 6,2 0,135 Ex. 114 SG2 17,8 6,2 0,139
Il peut être observé que des vulcanisats préparés à partir de composites des processus revendiqués présentent un rapport de contraintes de traction amélioré par rapport aux comparatifs de mélange sec Sec 44 et Sec 45 de l'exemple XIV, tableau 9.
Exemple XVI : processus à stades multiples caoutchouc naturel/noir de carbone traité au silicium (66L)
Les exemples suivants illustrent la préparation de composites comprenant du caoutchouc naturel (RSS3) et du noir de carbone humide traité au silicium via un mélange à deux stades, ainsi que de vulcanisats correspondants. La charge utilisée était du noir de carbone traité au silicium Ecoblack TM CRX2125 (« EB2125 ») obtenu auprès de Cabot Corporation et préparé comme décrit dans le brevet US 6 028 137, dont la description est incorporée ici à titre de référence. Ce noir de carbone traité au silicium a un STSA de 132 m 2 /g, un COAN de 110 mL/100g et une teneur en silicium de 5 %. La charge humide a été préparée comme décrit dans l'exemple I pour une teneur en humidité cible de 52 % à 53 % en poids. Un séchage partiel est survenu pendant une manipulation consécutive, réduisant la teneur en humidité de 47 % à 49 % en poids. Cette teneur en humidité a été la base pour calculer le niveau de charge de la charge de composite finale ciblée de 61 phr. L'agent de couplage au silane Si-69 (« Si69 » ; Evonik Industries) a été utilisé et ajouté avec la première partie de la charge.
Des mélanges de premier stade ont été réalisés dans le mélangeur BB-72 équipé de rotors 4WN (capacité de 66 L) et contenant un piston plongeur chauffé à la même température que la paroi de mélangeur. La pression de piston plongeur était de 155 bars. Le protocole du tableau 74 (66L Z) ou du tableau 75 (66L ZZ) a été utilisé.
vitesse de rotor (tpm) Description de protocole 66L Z 50 Ajouter Caoutchouc au mélangeur Tpm 1 Mastiquer Caoutchouc jusqu’après 120 secs ou dès 110°C 60 Ajouter 3/4 de charge Tpm 2 Mélanger jusqu’après 120 secs ou dès 130°C 60 Ajouter 1/4 de charge et mélanger pendant 20 s Tpm 3 Mélanger 60 Ajouter 6PPD à température de déversement -5°C Tpm 3 Mélanger jusqu’à température de déversement ciblée
TPM de mélangeur Description de protocole 66L ZZ 50 Ajouter Caoutchouc au mélangeur Tpm1 Mastiquer Caoutchouc jusqu’après 120 s ou dès 110°C 60 Ajouter 1/2 charge Tpm2 Mélanger jusqu’après 120 s ou dès 130°C 60 Ajouter 1/4 de charge Tpm2 Mélanger jusqu’après 120 s ou dès 130°C 60 Ajouter 1/4 de charge et mélanger pendant 20 s Tpm3 Mélanger 60 Ajouter 6PPD à température de déversement -5°C Tpm3 Mélanger jusqu’à température de déversement ciblée
Les composites de l'invention ont une variation de niveau de charge de +/-2 phr (moins de 5 % de variation) de l'échantillon de référence Sec 51 (52 phr), comme déterminé par TGA.
Les présents composites ont des valeurs de différence de Payne inférieures par comparaison au composite de mélange sec. Par exemple, les présents composites ont un indice de différence de Payne dans la plage de 135 à plus de 160, indiquant une valeur de différence de Payne de 30 % à 60 % inférieure, respectivement, à celle du comparatif de mélange sec Sec 51. Il est généralement considéré qu'une telle distribution améliorée est avantageuse pour réduire des pertes dynamiques dans le caoutchouc résultant (par exemple tan δ). Il peut également être observé que les composites préparés par des processus à stades multiples ont généralement des valeurs de différence de Payne plus faibles que les composites préparés par des procédés à stade unique.
Composition de matériau acrylonitrile-butadiène-styrène La présente invention concerne une composition de matériau acrylonitrile-butadiène-styrène comprenant différents additifs. La présente invention concerne aussi un procédé de préparation d’une telle composition. La présente invention concerne aussi l’utilisation d’une telle composition pour la fabrication d’une pièce. La présente invention concerne également une pièce comprenant une telle composition.
Les produits en matières plastiques sont généralement formés à partir de matières plastiques vierges (également appelées matériaux natifs). Par exemple, le matériau acrylonitrile-butadiène-styrène (connu sous l’acronyme ABS) est un matériau plastique utilisé dans de nombreuses applications de la vie quotidienne : jouets, biens de consommation, téléphones, appareils électroménagers, pièces notamment intérieures de véhicules automobiles. Bien que ce matériau présente en tant que tel des propriétés intéressantes de résistance au choc et de dureté, il est connu d’y ajouter un ou des additifs afin de produire différents grades dotés de propriétés spécifiques. Cependant, il existe toujours un besoin d’améliorer et/ou de moduler ces performances en fonction de l’application visée.
Il existe donc un besoin pour des matériaux acrylonitrile-butadiène-styrène présentant à la fois une bonne tenue aux chocs et une bonne tenue thermique.
En outre, les attentes de la société en matière de préservation de l’environnement et de réduction de la consommation des ressources sont de plus en plus fortes, et il est donc nécessaire de développer de nouveaux matériaux obtenus à partir de matières recyclées, en particulier à partir d’ABS recyclé.
L’inconvénient de l’utilisation d’un ABS recyclé est que ses performances sont généralement dégradées par rapport aux performances de l’ABS vierge initial correspondant, en particulier sa résistance au choc et sa tenue thermique. De plus, la future utilisation de l’ABS recyclé n’est pas nécessairement identique à son utilisation passée, ce qui implique que les propriétés du polymère recyclé doivent être modifiées/adaptées à cette nouvelle utilisation.
Il existe un besoin pour des matériaux acrylonitrile-butadiène-styrène recyclés présentant de bonnes performances, notamment thermiques et mécaniques, similaires ou supérieures aux performances des matériaux acrylonitrile-butadiène-styrène natifs.
Un objectif de la présente invention est de fournir une composition de matériau acrylonitrile-butadiène-styrène, en particulier de matériau acrylonitrile-butadiène-styrène recyclé, présentant de bonnes perfomances de tenue thermique et de résistance aux chocs.
En particulier, un objectif de la présente invention est de fournir une composition de matériau acrylonitrile-butadiène-styrène, en particulier de matériau acrylonitrile-butadiène-styrène recyclé, présentant une valeur de module de flexion supérieure ou égale à 2150 MPa, de préférence supérieure ou égale à 2300 MPa.