Un composé de câble à base de DOA, qui réussit le test de pliage à froid le premier jour, peut néanmoins se rigidifier et perdre son plastifiant après deux étés dans une gaine chaude. C'est ce vieillissement, et non la flexibilité initiale, qui est le véritable avantage du remplacement du DOA.
L'adipate de dioctyle (DOA) présente déjà un avantage certain sur les plastifiants phtalates à basse température. La question plus complexe est de savoir si son cousin, l'adipate de diisononyle (DINA), conservera ces propriétés sur le long terme.
Ce changement s'avère avantageux pour les applications à haute température ou nécessitant une longue durée de vie, car la structure ramifiée du DINA réduit la volatilité et les pertes par migration. En revanche, il n'est pas rentable ni en milieu humide, où le DOA reste la solution optimale. La perte de flexibilité à froid que vous pensez subir est en réalité négligeable.
Comment DINA réduit la volatilité et la migration
Le DINA perd moins de plastifiant que le DOA car son groupe alcool est une chaîne isononyle ramifiée (C9) au lieu de la chaîne 2-éthylhexyle (C8) du DOA. Ce carbone supplémentaire et la ramification augmentent la masse moléculaire d'environ 370 à 399, ce qui ralentit la libération de l'ester plus lourd hors du polymère. Cette perte se traduit par une volatilité accrue selon la norme ASTM D1203 ou par une migration selon la norme ASTM D1239.
La structure moléculaire explique pourquoi les fournisseurs classent ces deux esters différemment. La matrice de sélection des plastifiants de Harwick signale la faible volatilité de l' adipate de diisononyle et porte la mention « faible volatilité versus DOA », tandis que le DOA ne comporte pas cette mention.
Nan Ya, fabricant des deux esters, affirme que la volatilité et la résistance au froid du DINA surpassent celles du DOA à efficacité plastifiante égale. Cette équivalence d'efficacité est importante par la suite, car elle évite de devoir réutiliser le produit.
C’est au niveau de la durabilité que le gain se manifeste. Lors de tests de vieillissement accéléré à 70 °C et 100 % d’humidité, un composé DINA à environ 50 phr a conservé une perte de poids proche de 1 % même après 28 jours.
Selon des sources industrielles, la migration du DOA est environ deux fois supérieure à celle du DOP, malgré un poids moléculaire similaire. Les adipates sacrifient une partie de leur stabilité à basse température, tandis que le DINA en offre simplement une moindre.
Quelle est la part de flexibilité à basse température que le DINA cède face à la DOA ?
La perte de rigidité diélectrique due au froid est bien moindre que ne le laisse supposer la réputation de ce type d'interrupteur. Les interrupteurs DINA commerciaux se fissurent aux alentours de -56 °C lors des essais de fissuration à froid (norme DIN 53372), et le point de fragilité des interrupteurs DOA se situe aux alentours de -56.5 °C selon la norme ASTM D1043. Les deux types d'interrupteurs présentent un écart de moins d'un demi-degré par rapport au froid.
En poussant la résistance à la traction, DINA prend l'avantage. Les adipates d'isononyle optimisés atteignent environ -64 °C, avec une rigidité torsionnelle (DIN 53447) maintenue jusqu'à -55 °C. Le véritable avantage des adipates d'isononyle à basse température se manifeste par rapport aux phtalates comme le DINP , et non par rapport à sa propre famille d'adipates.
Un cas mérite d'être signalé. Un composé déjà à la limite de ses spécifications de flexibilité à froid est celui où le point de fragilité légèrement supérieur et la viscosité marginalement plus élevée, proche de 19 mPa·s, du DINA peuvent le faire basculer.
Ces formulations peuvent nécessiter quelques phr supplémentaires ou un coplastifiant basse température pour respecter les spécifications. Pour tous les autres composés, la différence de flexibilité à froid est négligeable.
Quand DOA reste le meilleur choix
L'adipate de dioctyle ( DOA) reste le choix idéal lorsque le coût unitaire est un facteur déterminant dans la formulation ou lorsque la pièce est immergée dans l'eau. Contrairement à l'adipate de dioctyle ( DINA), le DOA est le seul adipate qui résiste à l'extraction d'eau. Son utilisation comme matière première, le 2-éthylhexanol, contribue également à son prix plus abordable.
L'extraction d'eau est le véritable atout de DOA, bien plus convaincant que n'importe quel argument de flexibilité à froid. La matrice de Harwick distingue DOA comme étant la seule à offrir une faible extraction d'eau et une excellente stabilité aux UV.
Cela concerne directement les pièces immergées et celles en contact avec l'eau. Les joints d'étanchéité des systèmes de réfrigération, les joints d'étanchéité immergés et les composants extérieurs exposés aux UV retiennent mieux leur plastifiant avec le procédé DOA qu'avec une alternative sujette à l'extraction.
Le coût est la deuxième raison, et il s'agit d'une tendance générale plutôt que d'une donnée précise. L'isononyle, matière première, est généralement plus cher que le 2-éthylhexanol utilisé dans la synthèse du DOA ; le DINA est donc généralement plus cher, même si les prix publics de ces deux esters sont rares.
Lorsqu'un composé subit un service modéré et se positionne sur un prix compétitif, cette prime génère un gain permanent dont la partie concernée ne profitera jamais.
Quelles applications bénéficient le plus du remplacement de DOA par DINA ?
Ce changement s'avère rentable dans trois cas de figure : pour les pièces fonctionnant à haute température, celles qui doivent durer des années et celles dont l'épaisseur est telle que l'évaporation superficielle accélère leur vieillissement. Les joints d'étanchéité frigorifiques, les joints immergés et les productions dictées par les coûts restent, quant à eux, voués à l'échec dès la réception.
| Application | Qu'est-ce qui le décide ? | Verdict |
|---|---|---|
| Isolation des fils et câbles | des décennies à température élevée dans les conduits | Passer à DINA |
| revêtements intérieurs automobiles | faible formation de buée, permanence en cabine chaude | Passer à DINA |
| film mince et feuille | grande surface, la volatilité favorise le vieillissement | Passer à DINA |
| Joints d'étanchéité pour réfrigération, joints d'étanchéité pour basses températures | point de fragilité le plus bas, immersion, coût | Garder DOA |
| film transparent pour emballage alimentaire | coût, utilisation établie pour le contact alimentaire | Garder DOA |
Le câble est clairement la solution la plus avantageuse. Une gaine doit résister des décennies dans une gaine chauffée tout en conservant sa souplesse à l'extérieur en hiver ; c'est la durabilité, et non la moindre déformation due au froid, qui s'altère en premier.
Les films minces illustrent ce même point géométriquement. Plus le rapport surface/volume est élevé, plus la perte par volatilité influence le vieillissement de la feuille ; c’est précisément là que la faible volatilité du DINA prolonge sa durée de vie.
Lorsque la durabilité prime sur la flexibilité à froid et le coût, il est possible de privilégier le Bastone DINA au lieu du DOA. En revanche, lorsque le coût ou les conditions d'utilisation en milieu humide sont déterminantes, le composé reste le Bastone DOA.
Le changement en lui-même est peu coûteux à mettre en œuvre. Comme le DINA plastifie avec une efficacité pratiquement identique à celle du DOA, son utilisation se fait quasiment à poids égal, contrairement au passage à un phtalate ou un trimellitate pour une plastification plus permanente.
Sa viscosité légèrement supérieure modifie la façon dont elle mouille les charges et disperse les stabilisants, de sorte que le package d'additifs mérite un second examen plutôt qu'un remplacement à l'aveugle, à l'identique.
Choisir son propre complexe
Triez vos composés selon leurs conditions d'utilisation avant même de toucher à une seule formulation. Tout ce qui chauffe, doit durer des années ou est suffisamment fluide pour que sa volatilité accélère son vieillissement doit être classé DINA pour une durée de vie optimale. Tout ce qui est critique à basse température, immergé ou dont le prix est plafonné reste classé DOA.
L'idée que le passage à la technologie DINA sacrifie la flexibilité à basse température est en grande partie erronée, car les deux adipates se fissurent à moins d'un demi-degré près. Le véritable compromis réside dans le coût et l'extraction d'eau, les seuls arguments en faveur d'une pièce à longue durée de vie et à haute température plutôt que d'opter pour la volatilité et la migration des adipates, deux avantages de la technologie DINA.
Ce qui signifie que la question DINA se règle par un thermomètre et un test d'éclaboussures, et non par la spécification de pliage à froid sur laquelle vous vous êtes appuyé.