FR3058145A1 - Preparations pigmentaires universelles pour colorer et renforcer les matieres plastiques - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une préparation pigmentaire d'usage universel pour colorer les matières plastiques.

Description

Titre :
“PRÉPARATIONS PIGMENTAIRES UNIVERSELLES POUR COLORER ET RENFORCER LES MATIÈRES PLASTIQUES”
DESCRIPTION
DOMAINE DE L’INVENTION
La présente invention concerne des préparations pigmentaires destinées à colorer et renforcer des matières plastiques, qui contiennent des pigments et/ou d’autres additifs et/ou des charges ; et leur utilisation comme concentrés de colorants.
CONTEXTE DE L’INVENTION
Afin d’obtenir des objets et des articles manufactures en plastique ou en caoutchouc, il est généralement nécessaire d’introduire des polymères dans les matières premières de base, à savoir des substances adéquates pour leur donner les caractéristiques qu’on désire dans le produit fini. Ces substances peuvent être : des substances qui donnent une couleur au matériau, comme des pigments ou des colorants, ou des substances qui donnent des propriétés fonctionnelles aux articles manufacturés, comme une meilleure résistance au feu et/ou à la lumière, ou même des substances qui améliorent les propriétés mécaniques et/ou thermiques du produit fini. Souvent, on utilise aussi des additifs pour protéger le polymère pendant le procédé de transformation en article manufacturé, comme des stabilisants thermiques, des thermo-oxydants, des agents de fluidisation, etc., couramment définis comme additifs de procédé, puisque la transformation du matériau plastique en articles manufacturés se fait généralement à des températures élevées et en présence de sollicitations mécaniques significatives.
Au lieu d’ajouter ces substances directement au polymère à modifier, la pratique industrielle utilise principalement une technologie indirecte : la technologie du mélange maître.
Les mélanges maîtres, également appelés concentrés de pigments, sont des formulations constituées d’une substance de base, couramment appelée support, et de grandes quantités d’au moins un additif.
La technologie du mélange maître implique la préparation préliminaire d’un concentré contenant les additifs désirés, puis l’ajout de ce concentré au polymère de base dans des quantités calculées de façon à obtenir les pourcentages désirés d’additif(s) dans le produit. Le choix de la technologie du mélange maître résulte de questions de coûts, de sécurité dans la manipulation des additifs, etc. Le mélange maître est souvent préparé par des entreprises spécialisées autres que celles qui vont l’utiliser par la suite dans la transformation en produits plastiques finaux.
Le support solide présent dans les préparations pigmentaires est typiquement un matériau polymère, un produit cireux ou leur mélange. Puisqu’il faudra mélanger le support avec le polymère à modifier, et puisqu’à la fin il restera incorporé dans le produit final, il est essentiel qu’il soit compatible et facilement miscible avec le polymère à modifier dans le produit fini.
La grande complexité de ce domaine dépend, outre du nombre de supports (quelques dizaines), essentiellement de la combinaison entre eux et du nombre de couleurs nécessaire à chaque support. Chaque couleur est préparée en mélangeant les pigments nécessaires pour chaque teinte demandée, à savoir en mélangeant des additifs colorants (par exemple pour obtenir du vert, on mélange le pigment blanc avec un pigment jaune et un pigment bleu) avec le support. Le mélange est extrudé puis granulé.
Par conséquent, il est clair que la produition des mélanges maîtres se fait sur mesures et doit donc être effectuée chaque fois que les teintes ne peuvent pas s’obtenir par l’utilisation d’un pigment unique. Cette complexité exige une gestion très laborieuse de l’approvisionnement et du stockage, dont une partie finit par devenir des stocks - matériaux - à rotation lente. Par conséquent, ces matières restent stockées pendant de longues périodes, et peuvent donc devenir des lots invendables ou difficilement vendables - un problème qui augmente inévitablement avec le nombre de produits à gérer.
Un objet primaire de la présente invention est par conséquent de fournir une préparation pigmentaire “universelle”, capable d’éliminer cette complexité et donc capable d’assurer une gestion moins coûteuse de la produition d’articles manufacturés colorés.
Il faut prendre en compte le fait que le système actuellement employé basé sur l’extrusion n’autorise pas des concentrés de pigments organiques supérieurs à 40 % en moyenne.
Le brevet EP 0910603 B1 décrit la production de mélanges maîtres ou de concentrés d’additifs utilisant des procédés d© mélange à basse énergie. Les particules d’additifs sont maintenues ensemble par des particules supports qui conservent leur identité particulaire, de sorte que le mélange maître se compose d’agglomérats de particules supports et de particules d’agglomérat.
US3778288 dévoile un procédé dans lequel pigments et dispersants, comme des cires Fischer-Tropsch, sont combinés et granulés en utilisant un mélange de haute intensité. Les granulés obtenus ont une taille entre 10 et 70 mesh (2000 à 210 pm) avec un rendement de 90-95 % (colonne 4, lignes 45-46). Les particules les plus petites présentent une dispersion inférieure à celle des particules les plus grandes (colonne 8, lignes 67-68).
L’objet de la présente invention est par conséquent de fournir des préparations pigmentaires universelles qui, néanmoins, surmontent les inconvénients des préparations déjà connues.
Plus précisément, les principaux objets de la présente invention sont :
- universalité d’utilisation des produits pigmentaires,
- faible complexité du procédé de production,
- réduction des stocks,
- réduction des frais de conversion,
- forte concentration des pigments,
- amélioration de la coloration et des propriétés physico-chimiques, conformité des produits finaux avec les normes actuelles dans les domaines alimentaires, médicaux, ou même pour les jouets.
RÉSUMÉ DE L’INVENTION
Les inventeurs de la présente invention ont découvert que certains agents dispersants spécifiques ont aussi les caractéristiques d’un agent mouillant. Ces composés ont permis aux inventeurs de préparer des préparations pigmentaires d’usage universel pour la coloration des plastiques.
Dans un aspect, la présente invention se rapport à une préparation pigmentaire comprenant, consistant essentiellement en, ou consistant en :
- au moins un agent dispersant mouillant choisi dans le groupe constitué d’un additif de traitement en poudre à base de cire avec des groupes ayant une affinité pour les pigments, additif à base de polyester acide avec un groupe ayant une affinité pour les pigments, polyéther modifié avec des groupes de forte affinité pour les pigments, copolymères de styrène et de polyéthers, amides de l’acide maléique, copolymères amphiphiles, polyacrylate modifié avec des groupes de forte affinité pour les pigments, copolymère bloc à base de polyester, polymère polyuréthane à haut poids moléculaire, terpolymères polyester-polyamine-polyoléfine, et polysiloxanes modifiés avec groupes époxy ou uréthane, ledit un agent dispersant mouillant ayant un point de fusion entre 50 et 150°C, et
- au moins un additif pigmentaire choisi dans le groupe constitué d’un pigment minéral, d’un pigment organique, de noir de carbone et de colorants, et
- des additifs facultatifs, où le diamètre de particule Dso (en nombre) de l’au moins un additif pigmentaire de la préparation pigmentaire se situe entre 0,5 et 3,5 pm, et la préparation pigmentaire contient au moins 60 % en poids de l’au moins un additif pigmentaire par rapport au poids total de la préparation pigmentaire.
Selon l’invention, les seuls ingrédients essentiels de la préparation pigmentaire sont l’au moins un agent dispersant mouillant et l’au moins un additif pigmentaire.
Les inventeurs ont découvert un groupe de composés capables d’avoir des propriétés mouillantes, c’est-à-dire capables de réduire la tension interfaciale des agglomérats de particules pigmentaires primaires, c’est-à-dire capables de stabiliser lesdites particules pigmentaires primaires, ce qui prévient leur réagglomération. Ces agents dispersants mouillants incluent de préférence des groupes d’affinité aux pigments, comme des cycles aromatiques, des polyéthers, des groupes à liaison hydrogène, par exemple des groupes contenant des atomes d’azote, ex. amines primaires, secondaires et tertiaires, et des groupes contenant des amides, imides et imines, des groupes acides carboxyliques, des groupes hydroxyles, des groupes carbonyles et des groupes carboxyles. Pour les agents dispersants mouillants polymères ou oligomères, les groupes d’affinité aux pigments peuvent faire partie du squelette ou être incorporés dans une chaîne latérale.
Compte tenu de cette double propriété, il est possible d’éviter des agents mouillants et dispersants spécifiques d’un polymère donné pendant la coloration des polymères. Les agents dispersants mouillants selon l’invention se sont avérés compatibles avec toutes les familles de plastiques à colorer. De cette façon, les préparations pigmentaires selon l’invention autorisent un système de coloration universel, car elles bénéficient d’une universalité d’utilisation ; c’est-à-dire qu’on peut les utiliser dans plusieurs polymères, par exemple dans au moins trois différents polymères. Des exemples de polymères incluent, non limitativement, polymères à base de polyéthylène, polystyrène, SAN, HIPS, ABS, ASA, polymères de type polychlorure de vinyle, polyacrylates, polyamides, polycarbonates, polyesters, polyuréthanes et élastomères thermoplastiques. Mélangés avec un polymère de sorte que la teneur en charge pigmentaire soit entre 0,5 et 1 % en poids, il en résulte une composition colorée qui présente préférentiellement un pouvoir colorant au moins 20 % meilleur, au moins 25 % meilleur, au moins 30 % meilleur, au moins 35 % meilleur, au moins 40 % meilleur, par exemple, 20-50 % meilleur que pour un mélange de même composition mis préparé en ajoutant individuellement chaque composant dans un mélangeur et en combinant les composants (à savoir charge pigmentaire, agent dispersant mouillant, polymère). De préférence, la préparation pigmentaire fournit cette amélioration de pouvoir colorant à au moins trois différents polymères.
Dans un aspect, l’invention concerne une préparation pigmentaire finale, dans laquelle l’au moins un additif pigmentaire a un diamètre de particule Dso (en nombre) entre 0,5 et 3,5 pm, et contient au moins 60 % en poids de l’au moins un additif pigmentaire par rapport au poids total de la préparation pigmentaire. La taille de particules de l’additif pigmentaire dans la préparation pigmentaire finale indique le degré de dispersion de l’additif pigmentaire dans la préparation pigmentaire. Avant broyage, la poudre d’additif pigmentaire est sous forme de particules agglomérées et/ou agrégées ayant typiquement une taille de particules supérieure à 7 pm, par exemple 7 à 10 pm. Pour les pigments organiques, les agrégats contiennent plusieurs cristallites de pigment qu’on a fait croître ensemble à leurs surfaces. Les cristallites et agrégats de pigment se rejoignent à leurs bords et à leurs coins pour former des agglomérats. Le procédé de broyage sépare les agrégats de pigment organique les uns des autres à l’aide de l’agent dispersant mouillant et réduit également leur taille, et l’agent dispersant mouillant empêche les particules broyées individuelles qui peuvent inclure des cristallites uniques ou des particules primaires de réadhérer ou de floculer. A contrario, le noir de carbone est un agrégat de particules primaires configuré de façon similaire à une grappe de raisins. Les particules primaires adhèrent les unes aux autres par interactions covalentes, et les agrégats individuels ne sont généralement pas brisées en particules primaires par broyage. Les agrégats de noir de carbone adhèrent les uns aux autres par des interactions non-covalentes pour former des agglomérats. Dans ce cas, le procédé de broyage sépare les agrégats de noir de carbone les uns des autres, et l’agent dispersant mouillant les empêche de se réagglomérer.
La préparation pigmentaire selon l’invention peut s’obtenir sous forme de poudre fluide ou en microgranules qu’on peut mesurer à chaque fois par tamisage, par exemple avec un Digital Electromagnetic Sieve Shaker de Filtra Vibration mod. FTL 0200.
Dans une réalisation préférentielle de microgranules, la granulométrie de toutes les microgranules de la préparation pigmentaire se situe dans la gamme de 60 à 500 pm, plus préférentiellement de 80 à 350 pm, comme mesuré (par exemple avec un Digital Electromagnetic Sieve Shaker de Filtra Vibration mod. FTL 0200/ De préférence, les microgranules sont des microgranules prêtes à l’emploi contenant tous les ingrédients actifs et tous les additifs (qu’on désire utiliser dans la composition de mélange maître) à utiliser comme préparation pigmentaire prête à l’emploi.
Quand on utilise la définition “additif pigmentaire” dans la présente invention, on entend tout additif pigmentaire choisi dans le groupe constitué de pigment minéral, pigment organique, noir de carbone et colorants.
Sauf spécifié autrement, quand on indique dans la présente invention le diamètre de particule D10, Dso et D90 de l’additif pigmentaire, il est fait référence à un diamètre de particule (en nombre) de l’au moins un additif pigmentaire mesuré dans la préparation pigmentaire finale en dispersant la préparation pigmentaire finale dans un solvant et en analysant la dispersion avec un granulomètre à laser, par exemple avec un granulomètre laser Beckman Coulter Taille de particules Analyzer, modèle optique Fraunhofer.rf780z. La taille de particule de l’additif pigmentaire dans la préparation pigmentaire finale peut s’obtenir en dispersant la préparation pigmentaire dans un solvant approprié, par exemple l’acétate de butyle. L’agent dispersant et mouillant est complètement solubilisé dans les conditions de test, et par conséquent l’appareil ne mesure que la taille du pigment broyé dispersé dans le solvant. Dw est supérieur ou égal au diamètre de 10 % des particules dans une population donnée ; Dso est supérieur ou égal au diamètre de 50 % des particules dans la population ; et D90 est supérieur ou égal au diamètre de 90 % des particules dans la population.
Quand on indique dans la présente invention la granulométrie des microgranules ou de la poudre, on entend le diamètre de particule comme mesuré par des filtres adéquats.
Quand on utilise la définition “poudre fluide” dans la présente invention, il s’agit d’indiquer des particules de la préparation pigmentaire finale ayant une granulométrie inférieure à 50 pm.
Les préparations pigmentaires de l’invention sont de préférence sous la forme d’une poudre fluide ou de microgranules. Sinon ou en plus, la préparation pigmentaire est sous forme :
a) d’une poudre fluide ayant D20 d’au moins 0,8 pm et D90 jusqu’à 5 pm mesuré à l’état sec par un granulomètre à laser, par exemple un granulomètre Malvern Mastersizer 2000 équipé d’un accessoire d’introduction d’échantillon de poudre sèche Scirocco 2000 à une pression de 3,5 bar, ou
b) de microgranules ayant D20 d’au moins 10 pm et D90 jusqu’à 1000 pm mesuré à l’état sec par un granulomètre à laser à une pression de 3,5 bar.
Toutes les réalisations de la préparation pigmentaire comme microgranules ont de préférence une granulométrie des ingrédients dans la gamme de 60 à 500 pm, plus préférentiellement de 80 à 350 pm.
L’au moins un additif pigmentaire de la préparation pigmentaire finale dans toutes les réalisations de l’invention de préférence a aussi un diamètre de particule D90 (en nombre) dans la gamme de 0,9 à 4 pm.
L’au moins un additif pigmentaire de la préparation pigmentaire finale dans toutes les réalisations de l’invention de préférence a aussi un diamètre de particule D10 (en nombre) dans la gamme de 0,5 à 1 pm.
Dans un autre aspect, l’invention concerne un procédé de préparation de la préparation pigmentaire de l’invention, où les ingrédients sont traités avec un appareil capable d’inférer un diamètre de particule Dso (en nombre) de l’au moins un additif pigmentaire dans la gamme de 0,5 à 3,5 pm.
Dans un aspect préférentiel, l’invention décrit la préparation pigmentaire selon l’invention, où la préparation pigmentaire s’obtient par une composition pigmentaire par un procédé comprenant les étapes suivantes :
1) introduction dans un broyeur, de préférence un broyeur à voie sèche, d’une composition pigmentaire comprenant, consistant essentiellement en, ou consistant en :
- au moins un agent dispersant mouillant choisi dans le groupe constitué d’un additif de traitement en poudre à base de cire avec des groupes ayant une affinité pour les pigments, additif à base de polyester acide avec un groupe ayant une affinité pour les pigments, polyéther modifié avec des groupes de forte affinité pour les pigments, copolymères de styrène et de polyéthers, amides de l’acide maléique, copolymères amphiphiles, polyacrylate modifié avec des groupes de forte affinité pour les pigments, copolymère bloc à base de polyester, polymère polyuréthane à haut poids moléculaire, terpolymères polyesterpolyamine-polyoléfine, et polysiloxanes modifiés avec groupes époxy ou uréthane, ledit un agent dispersant mouillant ayant un point de fusion entre 50 et 150°C,
- au moins un additif pigmentaire choisi dans le groupe constitué d’un pigment minéral, d’un pigment organique, de noir de carbone et de colorants, et
- des additifs facultatifs,
2) mélange et broyage de la composition pigmentaire de l’étape 1 ) ;
3) déchargement de la préparation pigmentaire ainsi obtenue sous forme de poudre fluide ou de microgranules.
De préférence, à l’étape 1), on peut ajouter d’autres additifs, comme des agents antistatiques, des charges, etc. qui seront discutés ailleurs dans la présente.
L’agent dispersant mouillant a, de préférence, un poids moléculaire moyen en nombre de 5000 à 35000 g/mol. Parce que l’additif pigmentaire est de préférence chargé dans le broyeur à l’état solide, la préparation pigmentaire qui en résulte a de préférence de faibles teneurs en eau et en autres solvants, par exemple, moins de 3 % en poids, moins de 2,5 %, ou moins de 2 %. Par exemple, la préparation pigmentaire peut contenir moins de 3 % en poids, moins de 2,5 %, ou moins de 2 % d’eau.
Sans vouloir se lier à une théorie et il apparaîtra à partir de la description détaillée et des exemples, le procédé selon l’invention conduit à un broyage et une désintégration supérieurs des particules primaires du pigment, et par conséquent à leur excellente homogénéisation et dispersion. Le procédé selon la présente invention permet d’obtenir homogénéité et finesse de broyage (comparable à celles obtenues par le procédé traditionnel d’extrusion) avec une très fine dispersion de particules, ce qui permet de surmonter les inconvénients des préparations pigmentaires en l’état de l’art.
Le procédé selon l’invention permet d’obtenir une préparation pigmentaire à l’étape 3) sous forme de poudre fluide ou de microgranules, l’au moins un additif pigmentaire dans la préparation pigmentaire ayant un diamètre de particule Dso (en nombre) dans la gamme de 0,5 à 3,5 pm ; également un diamètre de particule D90 (en nombre) dans la gamme de 0,9 à 4 pm ; et également un diamètre de particule D10 (en nombre) dans la gamme de 0,5 à 1 pm, mesuré par un granulomètre laser suivant sa dispersion en solvant, par exemple, avec un granulomètre laser Beckman Coulter Taille de particules Analyzer, modèle optique Fraunhofer.rf780z. Avantageusement, la microgranule de l’invention est un produit prêt à l’emploi.
Par conséquent, les préparations pigmentaires microgranulaires selon l’invention sont universelles, avec une haute concentration en pigment et une granulométrie étroite (60-500 pm).
Dans un autre aspect, l’invention concerne un système de coloration universel comprenant un nombre limité de couleurs basiques correspondant à un jeu limité de préparations pigmentaires convenant à la préparation d’articles manufacturés en plastique et en caoutchouc ayant différentes teintes de couleur. Les préparations pigmentaires selon l’invention permettent la préparation de teintes de couleur par simple mélange à sec de préparations pigmentaires monocolores de base (monopigmentaires) selon l’invention (env. 16-22) sans qu’il soit besoin d’un traitement personnalisé du mélange de pigments par le procédé d’extrusion.
Par conséquent, l’invention concerne aussi un système de coloration comprenant une série de préparations pigmentaires ayant des teintes désirées (RAL (ReichsAusschuss für Lieferbedingungen), NCS (Natural Color System), BS (British Standards), etc.) qu’on peut obtenir simplement en mélangeant au moins deux préparations pigmentaires selon l’invention.
Par conséquent, un autre aspect de l’invention concerne une utilisation de la préparation pigmentaire selon l’invention pour colorer toutes les sortes de matières plastiques, par exemple polymères à base de polyéthylène, polystyrène, SAN, HIPS, ABS, ASA, polymères de type polychlorure de vinyle, polyacrylates, polyamides, polycarbonates, polyesters, polyuréthanes et élastomères thermoplastiques. De préférence, quand la composition du plastique coloré inclut 0,5 à 1 % en poids de l’additif pigmentaire, elle présente un pouvoir colorant au moins 20 % meilleur, par exemple, 20-50 % meilleur, qu’un mélange ayant la même composition mais préparé en versant individuellement chaque composant dans un mélangeur et en combinant les composants en un mélange uniforme.
De préférence, une préparation pigmentaire donnée convient pour colorer au moins trois sortes de matières plastiques, par exemple, au moins trois parmi polymères à base de polyéthylène, polystyrène, SAN, HIPS, ABS, ASA, polymères de type polychlorure de vinyle, polyacrylates, polyamides, polycarbonates, polyesters, polyuréthanes et élastomères thermoplastiques. De préférence, chacun parmi un premier, un deuxième et un troisième mélange uniforme de la préparation pigmentaire avec un premier, un deuxième et un troisième polymère tel que les premiers, deuxièmes et troisièmes mélanges obtenus contiennent 0,5 à 1 % en poids de pigment présente un pouvoir colorant au moins 20 % meilleur, par exemple, 20-50 % meilleur, qu’un mélange ayant la même composition mais préparé en versant individuellement chaque composant dans un mélangeur et en combinant les composants en un mélange uniforme.
Une matière plastique est choisie, par exemple, parmi des produits polyéthyléniques (ex. PEHD (polyéthylène haute densité), PEBD (polyéthylène basse densité), il
PEBDL (polyéthylène basse densité linéaire), PEMD (polyéthylène moyenne densité), EVA (éthylène acétate de vinyle), EVOH (éthylène alcool polyvinylique)), des produits polypropyléniques (ex. PP (polypropylène), copolymères du PP, EPR (caoutchouc éthylène-propylène), EPDM (caoutchouc éthylène-propylène-diène)), des produits styréniques (ex. PS (polystyrène), SAN (copolymère styrèneacrylonitrile), HIPS (polystyrène choc), ABS (acrylonitrile-butadiène-styrène), ASA (copolymères acrylique-styrène-acrylonitrile)), des polymères de type chlorure de vinyle (ex. PVC (polychlorure de vinyle)), plastifiés ou non, des polymères acryliques (ex. PMMA (polyméthacrylate de méthyle), polyacrylates), des polyamides (ex. PA6, PA6,6, PA11, PA12, et leurs copolymères), des polycarbonates et leurs mélanges (ex. PC/ABS (polycarbonate/acrylonitrilebutadiène-styrène), PC/polyesters), des polyesters (ex. PET (polyéthylène téréphtalate), PBT (polybutylène téréphtalate), copolyesters), des polyuréthanes (ex. TPU (polyuréthane thermoplastique)), des élastomères thermoplastiques (ex., TPO (oléfine thermoplastique), TPV (vulcanisats thermoplastiques)). Les produits polyéthyléniques et polypropyléniques peuvent s’obtenir en utilisant des catalyseurs métallocènes ou d’autres procédés de polymérisation connus de l’homme de l’art. En outre, et de façon surprenante, la préparation pigmentaire selon l’invention a permis d’améliorer les propriétés techniques et les performances mécaniques du produit plastique coloré final, comme il apparaîtra de façon évidente au vu de la partie expérimentale de l’invention.
Spécifiquement, les données d’indice de fluidité (MFR) démontrent la possibilité de traitement et la bonne dispersion des échantillons colorés (différences nonsignificatives comparé à l'échantillon non-coloré). Le test Izod (résistance à l’impact) a montré des résultats beaucoup plus élevés (+ 77 %) pour les échantillons colorés (avec les préparations pigmentaires selon (Invention) comparé à l’échantillon noncoloré, comme confirmé en examinant les zones sujettes à fracture, qui montraient une décoloration homogène et un processus de déformation bien développé. Le test de dureté Rockwell a mis en lumière, avant vieillissement sur Xenotest, des valeurs significativement supérieures (+ 37 %) pour des échantillons colorés par la préparation pigmentaire selon l’invention et après 1000 heures de vieillissement sur Xenotest, des valeurs qui indiquent un comportement opposé entre échantillons colorés et non-colorés. Alors que les échantillons colorés conservaient virtuellement leurs valeurs d’origine, ne montrant qu’un changement modéré, l’échantillon noncoloré avait subi une forte réduction. Ce phénomène a confirmé l’augmentation de la fragilité de l’échantillon non-coloré (comme confirmé par les résultats du test d’impact). Les résultats du test de résistance des couleurs, mesurés après 1000 heures d’exposition au Xenotest, ont été extraordinaires pour les échantillons colorés. Aucune décoloration n’a été observée en analyse colorimétrique ni sur les niveaux de gris. En bref, le comportement des échantillons colorés était significativement meilleur que celui de l’échantillon non-coloré.
DESCRIPTION DES FIGURES
Figure 1 est le graphique des valeurs dimensionnelles de l’additif pigmentaire de la préparation pigmentaire finale de l’exemple 1 ; et
Figure 2 est le graphique des valeurs dimensionnelles de l'additif pigmentaire de la préparation pigmentaire finale de l’exemple 6.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L’INVENTION
Dans un aspect, la présente invention se rapporte par conséquent à une préparation pigmentaire comprenant, consistant essentiellement en, ou consistant en :
- au moins un agent dispersant mouillant choisi dans le groupe constitué d’un additif de traitement en poudre à base de cire avec des groupes ayant une affinité pour les pigments, additif à base de polyester acide avec un groupe ayant une affinité pour les pigments, polyéther modifié avec des groupes de forte affinité pour les pigments, copolymères de styrène et de polyéthers, amides de l’acide maléique, copolymères amphiphiles, polyacrylate modifié avec des groupes de forte affinité pour les pigments, copolymère bloc à base de polyester, polymère polyuréthane à haut poids moléculaire, terpolymères polyester-polyamine-polyoléfine, et polysiloxanes modifiés avec groupes époxy ou uréthane, ledit un agent dispersant mouillant ayant un point de fusion entre 50 et 150°C, et
- au moins un additif pigmentaire choisi dans le groupe constitué d’un pigment minéral, d’un pigment organique, de noir de carbone et de colorants, et
- des additifs facultatifs, dans laquelle le diamètre de particule D50 (en nombre) de l’au moins un additif pigmentaire de la préparation pigmentaire se situe entre 0,5 et 3,5 pm, et la préparation pigmentaire contient au moins 60 % en poids de l’au moins un additif pigmentaire par rapport au poids total de la préparation pigmentaire.
Comme spécifié plus haut, quand on utilise le terme “additif pigmentaire” dans la présente invention, on entend un additif pigmentaire choisi dans le groupe constitué d’un pigment minéral, d’un pigment organique, de noir de carbone et de colorants. Le terme haut poids moléculaire indique de préférence un poids moléculaire moyen en nombre entre 5000 et 35000 g/mol. Des copolymères amphiphiles sont des copolymères incluant à la fois des monomères hydrophiles et hydrophobes disposés au hasard, en blocs, ou en utilisant quelque autre arrangement, comme un gradient.
Par exemple, un additif pigmentaire peut être un ou plusieurs des composés suivants :
Couleur Pigment Colour Index
Blanc Dioxyde de titane p. White 6
Jaune Oxyde de fer jaune p. Yellow 42
Jaune Monoazoïque p. Yellow 168
Jaune Monoazoïque p. Yellow 62
Jaune Isoindolinone p. Yellow 109
Jaune Isoindolinone p. Yellow 110
Jaune Oxyde de fer jaune p. Yellow 119
Jaune Antraquinone p. Yellow 199
Jaune Disazocondensation p. Yellow 128
Jaune Disazocondensation p. Yellow 93
Jaune Vanadate de bismuth p. Yellow 184
Jaune Oxyde de métaux mixtes p. Yellow 216
Jaune Diarylide p. Yellow 83
Jaune Monoazoïque p. Yellow 65
Jaune Irgalite p. Yellow 13
Jaune Irgalite p. Yellow 14
Jaune Irgalite p. Yellow 62
Jaune Irgalite p. Yellow 83
Jaune Benzimidazolone p. Yellow 180
Jaune Benzimidazolone p. Yellow 151
Jaune Diarylide p. Yellow 17
Jaune Quinophtalone p. Yellow 138
Jaune Monoazoïque p. Yellow 74
Jaune Isoindoline p. Yellow 139
Orange Dicétopyrrolopyrrole (DPP) p. Orange 73
Orange Isoindoline p. Orange 61
Orange Dicétopyrrolopyrrole (DPP) p. Orange 71
Orange Benzimidazolone p. Orange 64
Orange Dianisidine p. Orange 16
Orange Azoïque p. Orange 83
Orange Disazopyrazolone p. Orange 34
Rouge Oxyde de fer rouge p. Red 101
Rouge Dicétopyrrolopyrrole (DPP) p. Red 254
Rouge Dicétopyrrolopyrrole (DPP) p. Red 255
Rouge Disazocondensation p. Red 166
Rouge Disazocondensation p. Red 144
Rouge Azo condensation p. Red 214
Rouge Antraquinone p. Red 177
Rouge Pérylène p. Red 179
Rouge Benzidine p. Red 38
Rouge Azoïque p. Red 60
Rouge Antraquinone p. Red 177
Rouge Monoazoïque p. Red 185
Rouge Cinquasia Magenta p. Red 202
Rouge Quinacridone p. Red 207
Rouge Azonaphtol AS p. Red 170
Rouge Quinacridone p. Red 122
Rouge Azonaphtol AS p. Red 146
Violet Dioxine p. Violet 23
Violet Dioxine p. Violet 37
Violet Quinacridone p. Violet 19
Bleu Phthalo Blue Alfa p. Blue 15:1
Bleu Phthalo Blue Beta p. Blue 15:3
Bleu Phthalo Blue Alfa p. Blue 15:0
Bleu Phthalo Blue p. Blue 15:2
Bleu Phthalo Blue p. Blue 15:4
Bleu Idanthrone p. Blue 60
Vert Phthalo Green p. Green 7
Vert Phthalo Green p. Green 36
Brun Titanate de chrome p. Brown 24
Noir Noir de carbone p. Black 7
Noir Noir de carbone p. Black 6
La préparation pigmentaire selon l’invention est sous forme d’une poudre fluide ou de microgranules.
La préparation pigmentaire selon l’invention contient au moins 60 % en poids d’au moins un additif pigmentaire par rapport au poids total de la préparation pigmentaire, plus préférentiellement 70 %, encore plus préférentiellement 85 %, par exemple jusqu’à 95 % en poids.
La préparation pigmentaire sous forme de microgranules a une granulométrie de ses ingrédients entre 60 et 500 pm, plus préférentiellement entre 80 et 350 pm comme mesuré (par exemple, avec un Digital Electromagnetic Sieve Shaker de Filtra Vibration mod. FTL 0200/
L’au moins un additif pigmentaire dans la préparation pigmentaire finale selon l’invention a aussi un diamètre de particule D90 (en nombre) dans la gamme de 0,9 à 4 pm.
L’au moins un additif pigmentaire dans la préparation pigmentaire finale selon l’invention a aussi un diamètre de particule D10 (en nombre) dans la gamme de 0,5 à 1 pm.
La composition pigmentaire destinée à obtenir la préparation pigmentaire selon l’invention comprend en outre d’autres additifs facultatifs choisis dans le groupe constitué de stabilisateurs à la chaleur, à l’oxygène (antioxydants) et à la lumière, de transporteurs de charges électriques (antistatiques) et de chaleur, d’additifs thermiques, d’additifs antibloquants, d’additifs anti-affaissement, d’additifs antioxydants, d’additifs antistatiques, d’additifs stabilisants aux UV, de charges, d’agents anti-fibrillation, d’auxiliaires de procédé, d’agents gonflants, d’additifs séchants/compatibilisants, de lubrifiants, d’additifs de nucléation/clarification, de retardants de flamme, d’agents de blanchiment optique / additifs de traçage, d’agents glissants. Les organophosphites et les antioxydants phénoliques peuvent être cités parmi les stabilisateurs à la chaleur.
Les plastiques thermiquement conducteurs, le graphite, le nitrure d’aluminium et le nitrure de bore peuvent être cités parmi les transporteurs de chaleur.
La silice, le talc, le carbonate de calcium, les céramiques aluminosilicates, le mica, les bis-amides, les amides primaires et secondaires, les stéarates organiques et métalliques, les silicones et le polytétrafluoréthylène peuvent être cités parmi les additifs antibloquants.
Les charges électriquement conductrices, le monostéarate de glycérol, les amides d’acides gras éthoxylés, les diéthanolamides et les amides de polyéther bloc peuvent être cités parmi les additifs antistatiques.
Les oxanilides, benzophénones, benzotriazoles et hydroxyphényltriazines peuvent être cités parmi les stabilisateurs d’UV.
Le carbonate de calcium, le kaolin, le sulfate de baryum, le talc, la wollastonite, la silice et ses dérivés comme la silice sublimée, et le mica peuvent être cités parmi les charges.
Le carbonate de calcium, le talc et les caoutchoucs naturels et synthétiques peuvent être cités parmi les agents anti-fibrillation.
Les polymères fluorés, le carbonate de calcium précipité et les stéarates métalliques peuvent être cités parmi les auxiliaires de procédé.
Les hydrocarbures aliphatiques, les composés azotés labiles et les mélanges de carbonate ou de bicarbonate de sodium et d’acide citrique peuvent être cités parmi les agents gonflants.
L’acide stéarique, l’acide benzoïque, le copolymère de styrène et d’anhydride maléique, et le copolymère de styrène et d’acrylonitrile peuvent être cités parmi les additifs compatibilisants.
Le sulfure de molybdène et le graphite peuvent être cités parmi les lubrifiants.
Les acides isophtaliques et téréphtaliques, les mélanges de diacides organiques et d’oxydes du groupe II, les hydroxydes ou les acides, talc, benzoate de sodium et ionomères peuvent être cités parmi les de nucléation/clarification.
Les composés organiques halogénés peuvent être cités parmi les retardants de flamme.
Les dérivés de type bis-benzoxazole tels que les benzotriazole phénylcoumarines, naphtotriazole phénylcoumarines et triazine phénylcoumarines peuvent être cités parmi les agents de blanchiment optique.
Les amides d’acides gras insaturés, les amides secondaires et les cires peuvent être cités parmi the additifs glissants.
Les phénols encombrés, phosphites, phosphonites, amines aromatiques secondaires peuvent être énumérés parmi les antioxydants.
Les amines encombrées (HALS (Hindered-amine Light Stabilizers) ou HAS (Hindered-amine Stabilizers)), les benzophénones et les benzotriazoles peuvent être énumérées parmi les stabilisateurs à la lumière.
Dans un autre aspect, l’invention concerne un procédé de préparation de la préparation pigmentaire selon l’invention, où les ingrédients sont traités avec un appareil capable de donner un diamètre de particule Dso (en nombre) du plus petit additif pigmentaire dans la gamme entre 0,5 et 3,5 pm et de réaliser une quantité de 60 % en poids d’au moins un additif pigmentaire par rapport au poids total de la préparation pigmentaire. La quantité de l’au moins un additif pigmentaire est au moins 60 %, de préférence 70 %, plus préférentiellement 85 % par rapport au poids total de la préparation pigmentaire.
Selon l’invention, la préparation pigmentaire peut s’obtenir de préférence par la composition pigmentaire.
Plus préférentiellement, la préparation pigmentaire peut s’obtenir par un procédé qui comprend les étapes suivantes :
) introduction dans un appareil de broyage à sec d’une composition pigmentaire selon l’invention comprenant, consistant essentiellement en, ou consistant en :
- au moins un agent dispersant mouillant choisi dans le groupe constitué d’un additif de traitement en poudre à base de cire avec des groupes ayant une affinité pour les pigments, additif à base de polyester acide avec un groupe ayant une affinité pour les pigments, polyéther modifié avec des groupes de forte affinité pour les pigments, copolymères de styrène et de polyéthers, amides de l’acide maléique, copolymères amphiphiles, polyacrylate modifié avec des groupes de forte affinité pour les pigments, copolymère bloc à base de polyester, polymère polyuréthane à haut poids moléculaire, terpolymères polyester-polyamine-polyoléfine, et polysiloxanes modifiés avec groupes époxy ou uréthane, ledit un agent dispersant mouillant ayant un point de fusion entre 50 et 150°C, et
- au moins un additif pigmentaire choisi dans le groupe constitué d’un pigment minéral, d’un pigment organique, de noir de carbone et de colorants, et
2) mélange et séchage à sec des ingrédients de l’étape 1), et
3) déchargement de la préparation pigmentaire ainsi obtenue sous forme de poudre fluide ou de microgranules.
On préfère un broyeur à sec dans la présente invention par rapport à un broyeur à jet d’air ou un broyeur par voie humide. En fait, le broyeur à sec permet d’appliquer une force de broyage adéquate, tandis que le broyeur à jet d’air déploie trop d’énergie, ce qui compromet le post-traitement des particules pigmentaires dispersées, et donc la stabilité de la couleur finale. D’autre part, le broyeur par voie humide ne peut généralement pas disperser les particules de pigment jusqu’à une taille de particules < 15 pm et nécessite une étape supplémentaire de séchage qui rend le procédé complet plus coûteux.
Dans le procédé ci-dessus, tous les pigments organiques et minéraux, noirs de carbone et colorants connus conviennent à une utilisation pour préparer une préparation pigmentaire.
Des exemples d’additifs pigmentaires sont énumérés ci-dessus.
Le broyeur par voie sèche préférentiel utilisé dans le procédé selon l’invention peut avoir au moins deux rotors et peut être discontinu ou continu.
Dans une réalisation préférentielle, la préparation pigmentaire peut s’obtenir par un procédé comprenant les étapes suivantes :
) introduction dans un broyeur muni d’au moins deux rotors, au moins un rotor étant de préférence un rotor à pales^ de la composition pigmentaire comme décrit plus haut ;
2) mélange et broyage de la composition pigmentaire ;
3) déchargement de la préparation pigmentaire ainsi obtenue.
Les appareils en continu et par batchs utilisés dans les procédés ci-dessus permettent les uns comme les autres d’obtenir une préparation pigmentaire à l’étape 3) sous forme de poudre fluide ou en microgranules et comportant l’au moins un additif pigmentaire avec un diamètre de particule Dso (en nombre) dans la gamme de 0,5 à 3,5 pm.
Le broyeur à sec discontinu comprend deux à sept rotors, par exemple, trois, quatre, cinq ou six rotors, de préférence quatre.
Quand on utilise le mélangeur discontinue, la vitesse périphérique moyenne VPE se situe dans la gamme de 5 à 50 m/s et l’étape 2) de mélange et broyage à sec est effectuée de préférence pendant 10 min à 90 min, par exemple de 15 à 90 min ou de 20 à 90 min, jusqu’à atteindre une température entre 50 et 150°C.
Sans vouloir se lier à une théorie, les inventeurs de la présente invention pensent que les diamètres finaux de particules de l’au moins un additif pigmentaire et que la finesse de broyage de la préparation pigmentaire sont essentiels aux performances finales du produit (dispersibilité et pouvoir colorant).
Tous les appareils qui permettent un grand nombre d’impacts répétés entre les particules et des parties de l’appareil, comme des rotors, et donc des chocs aux particules d’ingrédients de l’invention, conviennent à l’invention.
La finesse de l’additif pigmentaire dans la préparation pigmentaire est corrélée au nombre de chocs que les particules de pigment ont subis quand elles se cognent entre elles et contre les rotors, et contre l’enveloppe interne de la chambre du broyeur. Sans vouloir se lier à une théorie, on pense que l’action de broyage d’un broyeur à sec sur une période de temps prolongée, par exemple de 10 à 90 min, distribue de façon régulière l’agent dispersant mouillant entre les particules de l’additif pigmentaire sans nécessiter l’utilisation d’eau ou d’un autre solvant.
On peut établir des aspects préférentiels de la VPE, des durées et des températures finales en fonction des caractéristiques des ingrédients, de préférence de l’au moins un additif choisi dans le groupe constitué d’un pigment minéral, d’un pigment organique, de noir de carbone et de colorants à traiter (ex. densité, capacité d’absorption d’huile, surface spécifique, etc.).
Le produit obtenu à l’étape 3) sous forme de poudre fluide ou de microgranules est déchargé et avantageusement conditionné.
De préférence, les microgranules sans poussière ont un diamètre de particule dans la gamme entre 80 et 350 pm.
Quand le broyeur à sec est discontinu, on peut aussi fournir une unité de granulation quand le produit de l’étape c) est une poudre fluide. Sinon, l’appareil discontinu permet d’obtenir des microgranules sans poussière ayant une taille de particules dans la gamme entre 60 et 500 pm, plus préférentiellement de 80 à 350 pm comme mesuré (par exemple avec un Digital Electromagnetic Sieve Shaker de Filtra Vibration mod. FTL0200/
De préférence, l’étape de granulation se fait via un système d’alimentation à vis sans fin qui force le produit ayant atteint la température préférentielle dans la gamme entre 60°C et 140°C à pivoter avec un vortex régulier, ce qui provoque la formation de granules sphériques très homogènes. La vitesse périphérique (VPE) du système d’alimentation à vis est comprise, de préférence, entre 15 et 50 m/s. Après environ cinq minutes, il se forme des microgranules uniformes. La température est portée de préférence sous 50°C, ce qui provoque la complète resolidification du support et stabilise les granules sphériques.
Les raicrogranules sans poussière obtenues ont la forme de microgranules uniformes avec une courbe granulométrique étroite pour une granulométrie dans la gamme entre 60 et 500 pm, plus préférentiellement entre 80 et 350 pm comme mesuré (par exemple avec un Digital Electromagnetic Sieve Shaker de Filtra Vibration mod. FTL0200/
Les performances des préparations pigmentaires selon l’invention, à savoir les qualités supérieures de désagglomération et/ou désagrégation des particules de pigment, homogénéité de dispersion, ainsi que dispersibilité et pouvoir colorant comme indiqué dans la partie expérimentale, sont comparables et, dans certains cas, encore meilleures que les performances qu’on peut obtenir avec le procédé traditionnel d’extrusion. La caractéristique surprenante de la présente préparation pigmentaire est le fait que la préparation pigmentaire finale maintienne ces performances avec un pourcentage d’au moins 60 %, plus préférentiellement 70 %, encore plus préférentiellement 85 %, de préférence jusqu’à 95 % en poids de l’au moins un additif pigmentaire par rapport au poids total de la préparation pigmentaire.
Comme il est clairement indiqué dans la partie expérimentale suivante, la finesse des particules broyées de l’au moins un additif pigmentaire des préparations pigmentaires finales de l’invention est représentée par un intervalle avantageusement limité.
La préparation pigmentaire finale de l’invention a une exceptionnelle homogénéité, dérivant de ce que la taille de particules D90 (en nombre) des particules de pigment broyé est d’au maximum 4 pm, avec très peu de particules de plus de 5 pm. Comme spécifié plus haut, les préparations pigmentaires universelles comprennent au moins 60 %, plus préférentiellement 70 % en poids d’au moins un additif pigmentaire par rapport au poids total de la préparation pigmentaire, de préférence 85 % de pigments organiques et de préférence jusqu’à 95 % de pigments minéraux. Puisque les préparations pigmentaires selon l’invention sont universelles et ont une forte concentration en pigments, un autre aspect the invention concerne un système de coloration universel comprenant un nombre limité de couleurs de base correspondant à un jeu limité de préparations pigmentaires convenant à la préparation d’articles manufacturés en plastique et en caoutchouc ayant différentes couleurs. Les préparations pigmentaires selon l’invention permettent la préparation de couleurs par simple mélange à sec des préparations pigmentaires monocolores de base selon l’invention (environ 16-22) sans qu’il soit besoin d’un traitement personnalisé du mélange de pigments par le procédé d’extrusion.
Par conséquent, l’invention concerne aussi un système de coloration comprenant une série de préparations pigmentaires ayant des teintes désirées (RAL, NCS, BS etc.) qui peut s’obtenir par mélange à sec d’au moins deux préparations pigmentaires selon l’invention.
Le système de coloration peut s’utiliser pour toute matière plastique. De préférence, tout système de coloration donné peut être utilisé pour au moins trois matières plastiques.
Par conséquent, dans un autre aspect, l’invention concerne une utilisation de la préparation pigmentaire selon l’invention pour colore toutes les sortes de matières plastiques.
Une matière plastique est choisie, par exemple, parmi des produits polyéthyléniques (ex. PEHD, PEBD, PEBDL, PEMD, EVA, EVOH, même obtenus à partir de systèmes catalytiques métallocènes), des produits polypropyléniques (ex. PP (même obtenus à partir de systèmes catalytiques métallocènes), copolymères du PP, EPR, EPDM), des produits styréniques (ex. PS, SAN, HIPS, ABS, ASA), des polymères de type chlorure de vinyle (ex. PVC (polychlorure de vinyle)), plastifiés ou non, des polymères acryliques (ex. PMMA, polyacrylates), des polyamides (ex.
PA6, PA6,6, PA11, PA12, et leurs copolymères), des polycarbonates et leurs mélanges (ex. PC/ABS (polycarbonate/acrylonitrile-butadiène-styrène), PC/polyesters), des polyesters (ex. PET, PBT, copolyesters), des polyuréthanes (ex. TPU), des élastomères thermoplastiques (ex. TPO, TPV).
L’invention va maintenant être illustré par des exemples sans limitation de l’invention.
Partie expérimentale
Préparations selon Tinvention
Tous les pigments utilises sont indiqués ci-dessous par la désignation de leur colour index universellement utilisé pour l’identification des pigments.
Exemple 1
Préparation de la préparation pigmentaire XP303-C (concentration en pigments =
%)
6800 g de pigment Red 254 (disponible sous le nom SR2P chez l’entreprise Cinic) ont été mélangés et broyés avec 1200 g de l’agent dispersant Disperplast 1018 fournis par l’entreprise BYK.
Le broyeur à sec était un appareil discontinu muni de 4 rotors.
Paramètres de procédé : 1 min à une vitesse périphérique de 6 m/s, 14 min à une vitesse périphérique de 15 m/s puis 6 min à une vitesse périphérique de 25 m/s ; la température a atteint 72°C.
La préparation pigmentaire ainsi obtenue correspondait à des microgranules, avec les valeurs dimensionnelles suivantes de taille de particules de l’additif pigmentaire dans la préparation pigmentaire, analysée en dispersion dans l’acétate de butyle au moyen d’un granulomètre laser Beckman Coulter :
D10 = 0,571 pm
D50 = 0,790 pm
D90 = 1,034 pm
Granulométrie des microgranules : dans la gamme de 80 à 350 pm.
Exemple 2
Préparation de la préparation pigmentaire XP901 (concentration en pigments =
%)
6400 g de pigment noir de carbone PBL-7 (noir de carbone Spécial Black 100 de l’entreprise Orion) et 1600 g de dispersant Disperplast 1018 de l’entreprise BYK ont été mélangés et broyés par un broyeur à sec discontinu pourvu de 4 rotors. Paramètres de procédé : 1 min à une vitesse périphérique de 6 m/s, 14 min à une vitesse périphérique de 15 m/s puis 6 min à une vitesse périphérique de 25 m/s ; la température a atteint 132°C. La composition obtenue était sous forme de microgranules sans poussière.
Dso, mesuré comme à l’exemple 1, de l’additif pigmentaire dans la préparation pigmentaire = 1,5 pm
Granulométrie des microgranules : 80-350 pm
Exemple 3
Préparation de la préparation pigmentaire XP307C (concentration en pigments =
%)
5400 g de pigment Red 101 (Bayferrox 130 M de l’entreprise Lanxess) ont été mélangés et broyés par un broyeur discontinu muni de 4 rotors avec 600 g de dispersant Disperplast 1018 de l’entreprise BYK.
Paramètres de procédé : 1 min à une vitesse périphérique de 6 m/s, 14 min à une vitesse périphérique de 25 m/s. La température a atteint 50°C.
La composition obtenue était sous la forme de poudre fluide.
D50, mesuré comme à l’exemple 1, de l’additif pigmentaire dans la préparation pigmentaire = 1,2 pm
Granulométrie des particules de poudre < 50 pm
Exemple 4
Préparation de la préparation pigmentaire XP001 PW6 (concentration en pigments = 90 %)
5400 g de pigment PW6 101 (CR-826 de l’entreprise Tronox) ont été mélangés et broyés par un broyeur discontinu muni de 4 rotors avec 600 g of dispersant Disperplast 1018 de l’entreprise BYK.
Paramètres de procédé : 1 min à une vitesse périphérique de 6 m/s, 14 min à une vitesse périphérique de 25 m/s puis 6 min à une vitesse périphérique de 30 m/s ;
La composition obtenue était sous la forme de microgranules.
Dso, mesuré comme à l’exemple 1, de l’additif pigmentaire dans la préparation pigmentaire = 0,7 pm Granulométrie : 80-350 pm
Exemple 5
Préparation de la préparation pigmentaire XP105-C (concentration en pigments =
%)
4800 g du pigment PY139 (Paliotol L2140 de l’entreprise BASF) ont été mélangés et broyés par un broyeur discontinu muni de 4 rotors, avec 1200 g de dispersant Disperplast 1018 de l’entreprise BYK.
Paramètres de procédé : 1 min à une vitesse périphérique de 6 m/s, 14 min à une vitesse périphérique de 15 m/s. La température a atteint 52°C.
La préparation ainsi obtenue était sous la forme d’une poudre fluide.
D50, mesuré comme à l’exemple 1, de l’additif pigmentaire dans la préparation pigmentaire = 1,6 pm
Granulométrie des particules de la poudre < 50 pm
Exemple 6
Préparation de la préparation pigmentaire XP502-C (concentration en pigments =
%)
4800 g de pigment Blue Phthalo PB 15:1 (MP PV Blu Solido a 4R de l’entreprise Clariant) ont été mélangés et broyés avec un broyeur à sec discontinu muni de 4 rotors avec 1200 g de dispersant Disperplast 1018 de l’entreprise BYK.
Paramètres de procédé : 1 min à une vitesse périphérique de 6 m/s, 14 min à une vitesse périphérique de 15 m/s.
La préparation ainsi obtenue était sous la forme de poudre fluide et a été analysée en suspension dans l’acétate de butyle au moyen d’un granulomètre laser Beckman Coulter, modèle optique Fraunhofer.rf780z. La granulométrie de l’additif pigmentaire dans la préparation pigmentaire était :
Dio = 0,746 pm
Dso = 1,526 pm
D90 = 3,269 pm
Granulométrie des particules de la poudre < 50 pm comme mesuré avec un Digital Electromagnetic Sieve Shaker de Filtra Vibration mod. FTL 0200
Exemple 7
Préparation de la couleur verte pour le système de coloration selon l’invention
Pour obtenir une teinte de vert, on a mélangé à sec trois produits selon l’invention (durée = 2 minutes) au moyen d’un mélangeur : le produit XP001 PW6 préparé à l’exemple 4 (dosage = 75 % du produit de l’exemple 4, qui est blanc avec une concentration en pigments de 90 %) + le produit XP502-C PB 15:1 préparé à l’exemple 6 (dosage = 39 % du produit de l’exemple 6 avec une concentration en pigments de 80 %) + le produit XP105-C PY139 préparé à l’exemple 5 (dosage = 1,63 % du produit de l’exemple 5 avec une concentration en pigments de 80 %) qui est jaune. On a obtenu une couleur verte. La couleur verte était parfaitement homogène à l’examen visuel.
Exemple 8
Préparation d’une couleur bleu foncé pour le système de mélange selon l’invention
Pour obtenir une couleur bleu foncé, on a mélangé à sec trois produits selon l’invention (durée = 2 minutes) au moyen d’un mélangeur normal : le produit de l’exemple 2 XP901 PBL-7 (dosage 30 % du produit de l’exemple 2, qui est noir avec une concentration en pigments de 80 %) + XP001 PW6 de l’exemple 4 (dosage = 70 % du produit de l’exemple 4, qui est blanc avec une concentration en pigments de 90 %) + XP502-C PB 15:1 de l’exemple 6 (dosage = 16,25 % du produit de l’exemple 6 qui est bleu avec une concentration en pigments de 80 %). On obtient une couleur bleu foncé si les préparations selon l’invention ont été mélangées à sec. On obtient une couleur bleu foncé parfaitement comparable à la qualité qu’on peut obtenir avec un mélange maître connu traité par le procédé d’extrusion traditionnel.
Exemple 9
Évaluation d’échantillons colorés par des préparations pigmentaires selon l’invention
On a préparé des plaques ABS/SAN suivant le procédé suivant :
Échantillon t : plaque colorée avec XP303-C
Dans un extrudeur de CDM ENGINEERING srl, modèle ES-65, on a introduit ABS + SAN (50-50 %) ensemble avec la préparation de l’exemple 1 (XP303-C), cette dernière à hauteur de 0,70 % en poids.
Les températures d’extrusion étaient :
Cylindre 1 : 200°C, Cylindre 2 : 210°C, Cylindre 3 : 230°C, Cylindre 4 : 240°C, Cylindre 5 : 235°C, plaque : 230°C, tête : 230°C.
Le produit qui quitte l’extrudeur a ensuite été imprimé avec une presse d’IMEX ITALY, SM 50T. Les températures de moulage étaient : Zone 1 : 220°C, Zone 2 ; 230°C, Zone 3 : 240°C, buse : 230°C.
Échantillon 2 : plaque ABS-SAN colorée avec XP307C
Suivant la procédure et avec le même équipement que l’échantillon 1, on a produit l’échantillon 2 avec la préparation XP307C de l’exemple 3 à hauteur de 0,60 % en poids.
Échantillon 3 : plaque ABS-SAN non-colorée
Suivant la procédure et avec le même équipement que l’échantillon 1, on a produit l’échantillon 3 en utilisant un mélange ABS-SAN non-coloré.
Les trois échantillons ainsi préparés ont été soumis aux tests suivants (effectués par le L’UNIVERSITÉ POLYTECHNIQUE DE MILAN, DÉPARTEMENT DE MATÉRIAUX CHIMIQUES ET D’INGÉNIERIE CHIMIQUE Giulio Natta Laboratoire Polytechnique de Test sur les Polymères) ;
- résistance des couleurs (avant et après Xenotest) ;
- Indice de fluidité (MFR) ;
- analyse thermogravimétrique ;
- dureté Rockwell ;
- Izod entaillé ;
- migration ;
- résistance aux produits chimiques (ESC).
Tests de vieillissement (Xenotest) selon la norme ISO 4892-2:2006 (AMF2009) avec un équipement Solarbox 3000e et exposition au xénon, irradiance : 550 W/m2, lampe : 2500 W ; intensité mesurée sur la surface de l’échantillon, refroidi à l’air ;
filtre : filtre UV OUTDOOR (280 nm) installé entre la lampe et la chambre de test ; thermomètre : B.S.T. (black-standard thermometerj ; température : 65 ± 3°C (lampe allumée) ; cycle : radiation continue.
Les tests suivants ont été effectués sur les échantillons avant et après vieillissement (Xenotest) :
Résistance des couleurs : par le procédé UNI EN 20105/A02:1996, échelle de gris selon le procédé avec variation de couleur entre 1 et 5 (1 = variation maximale ; 5 = pas de changement) ;
Indice de fluidité : par le procédé ASTM D1238:2013 (charge = 5 kg ; température de test = 230°C)
Dureté Rockwell : par le procédé UNI EN ISO 2039-2:2001 Test d’impact Izod : par le procédé UNI EN ISO 180:2009.
Variation de couleur (UNI EN 20105/A02:1996) : initial et après Xenotest Migration globale dans l’eau : Migration de couleur selon le procédé du Ministère Italien de la Santé, DM 74, 6 avril 2004, en plaçant les échantillons tout juste 1-3 confectionnés pendant 24 heures en contact avec de l’eau à une température d’environ 40°C.
On a obtenu les résultats figures au Tableau 1.
Tableau 1
Échantillon n° MFR (g/10 min) Test Izod (kJ/m2) Dureté Rockwell échelle R Grey scale Colour variation Migration (PPm)
neuf après Xenotest neuf après Xenotest neuf après Xenotest après Xenotest après Xenotest
1 8,58 9,08 14,0 5,14 115,4 112,6 5 2,13 0
2 8,22 10,08 15,2 6,51 115,7 113,1 5 0,82 0
3 11,19 11,96 8,28 2,62 83,8 108,5 1/2 14,42 0
Les données de MFR, comme représentées au Tableau 1, démontrent la possibilité de traitement et la bonne dispersion des échantillons colorés (différences non25 significatives si on les compare à l’échantillon non-coloré). Les résultats Xenotest montrent des variations minimes, à la fois pour l’échantillon non-coloré (échantillon 3) et pour les deux échantillons colorés par les préparations selon l’invention (échantillons 1 et 2). Dans tous les cas, les variations observées, approximativement de 1-2 unités, sont inférieures à la gamme des échantillons colorés connus soumis à 1000 heures de vieillissement par le Xenotest.
Le test Izod (résistance à l’impact) montre des résultats très supérieurs (+ 77 %) pour les échantillons colorés (avec les préparations pigmentaires selon l’invention) comparés aux échantillons non-colorés, comme confirmé en examinant les zones soumises à fracture qui ont monté une décoloration homogène et un processus de déformation bien développé. En revanche, la surface fracture de l’échantillon coloré 3 était moins homogène, montrant des zones avec des dépressions irrégulières.
La plus forte diminution de la valeur initiale après 1000 heures de vieillissement par le Xenotest a été détectée par rapport à l’échantillon 3 (non-coloré).
Le test de dureté Rockwell montre :
a) avant vieillissement par Xenotest, des valeurs significativement supérieures (+ 37 %) pour des échantillons colorés par la préparation pigmentaire selon l’invention ;
b) après 1000 heures de vieillissement par Xenotest, les valeurs indiquent un comportement opposé entre les échantillons colorés et non-colorés. Tandis que les échantillons colorés conservaient virtuellement leurs valeurs d’origine, ne montrant qu’un changement modéré, l’échantillon non-coloré a subi une forte réduction. Ce phénomène a confirmé la fragilité accrue de l’échantillon non-coloré (comme confirmé par les résultats du test d’impact).
Les résultats du test de résistance de couleur, mesuré après 1000 heures d’exposition au Xenotest, ont été extraordinaires pour les échantillons colorés. Aucune décoloration n’a été observée en analyse colorimétrique et sur l’échelle de gris. En bref, le comportement des échantillons colorés était significativement meilleur que celui de l’échantillon non-coloré.
Dans tous les échantillons, la migration totale, dans les conditions spécifiques du test, a été trouvée inférieure aux limites de détection.
Tous les échantillons étaient éligibles pour un contact alimentaire.
Exemple 10
Évaluation des échantillons colorés avec une préparation pigmentaire selon l’invention
La préparation pigmentaire selon l’exemple 1 (XP303 C) a été comparée avec le pigment pur en colorant du polypropylène.
Les tests ont été effectués avec les instruments suivants :
Balance analytique (précision : 0,001g), balance de précision (précision : 0,01 g), mélangeur (modèle: CY-37, vitesse de rotation: 0-55tr/min, horloge: 0,1 s99,99 h, puissance du moteur : 90-180 W, diamètre du cylindre interne : 50 mm, profondeur : 60 mm), extrudeuse à deux vis (modèle : CTE 20, vitesse de rotation : 600 tr/min, puissance du moteur : 4 kW, L/D = 56, diamètre : 21,7 mm) machine pour moulage par injection (modèle : HTF58X1, modèle de vis : A-D26, force de fermeture : 580 kN, volume d’injection : 66 cm3) ; spectrophotomètre (Modèle : Konica-Minolta CM-2600d)
Les échantillons de polypropylène ont été testés à des teneurs en pigment de 0,5 % ou 0,1 %.
La procédure a consisté en un mélange à la main de résine de polypropylène, de poudre de pigment ou de préparation pigmentaire XP303 C de l’exemple 1 de l’invention et d’huile de silicone jusqu’à réalisation d’un mélange homogène. Le mélange ainsi obtenu a été moulé par injection pour confectionner des pastilles. Les deux échantillons (comparative et selon l’invention) présentaient une bonne dispersibilité.
Aucune tache visible n’est détectée.
Le procédé selon l’invention a significativement amélioré la FPV (valeur de filtration mesurée selon la norme DIN EN 13900-5).
Valeur de filtration en utilisant un pigment pur = 5,250 bar/g ; XP303 C = 2,420 bar/g En réduction 1:10, la préparation XP303 C selon l’invention a un plus fort pouvoir colorant.
À une teneur en pigment de 0,5 % ou une teneur égale de préparation (correspondant à 15% de pigment de moins), la préparation XP303 C selon l’invention avait un pouvoir colorant 130% plus fort que le pigment pur. La dispersibilité indiquait clairement que la préparation XP303 C selon l’invention avait une meilleure dispersibilité, démontrée là encore en mesurant la valeur de filtration.
Exemple 11
Évaluation d’échantillons colorés par un préparation pigmentaire selon l’invention
HP 714 and HP 729 (concentration en pigments = 90 %)
HP 714 : 4500 g de pigment Brown 24 (Heucodur Yellow G 9239 de l’entreprise Heubach) ont été mélangés et broyés par un broyeur discontinu muni de 3 rotors avec 500 g de dispersant Disperplast 1018 de l’entreprise BYK.
Paramètres de procédé : 1 min à une vitesse périphérique de 6 m/s, 29 min à une vitesse périphérique de 30 m/s, la température a atteint 110°C.
La composition obtenue était sous la forme de granules.
Granulométrie des granules < 500 pm
HP 729 : 4500 g de pigment Brown 24 (Heucodur Yellow G 9239 de l’entreprise Heubach) ont été mélangés et broyés par un broyeur discontinu muni de 3 rotors avec 500 g de dispersant P 4100 (liquide à température ambiante) de l’entreprise BYK.
Paramètres de procédé ; 1 min à une vitesse périphérique de 6 m/s, 29 min à une vitesse périphérique de 30 m/s, la température a atteint 110°C.
La composition obtenue était sous la forme de granules.
Granulométrie des granules < 500 pm
Les préparations pigmentaires (HP 714 et HP 729) ont été comparées en colorant de l’ABS suivant le test selon la norme DIN EN ISO 294-1.
Les tests ont été effectués avec les instruments suivants :
Balance de précision (précision : 0,002 g), extrudeuse à deux vis (modèle : Leistritz, ZSE 18HP-35D, vitesse de rotation : 125 tr/min, puissance du moteur : 9,4 kW, L/D = 35, diamètre : 18 mm), machine de moulage par injection (modèle : Arburg,
300C 500-170, modèle de vis : 30 L 873 SW, volume d’injection : 13,5 cm3) ; spectrophotomètre (modèle : Datacolor, Spectraflash SF 300)
Mesure du pouvoir colorant : Le pouvoir colorant relatif se calcule à partir de la réduction par rapport au standard conformément à la norme DIN EN ISO 787-24. Les échantillons d’acrylonitrile butadiène styrène (ABS) ont été testé à une teneur en pigment de 0,1 %, en réduction de 1:10.
La préparation HP 714 a montré une dispersibilité significativement meilleure à celle de HP 729. Cela a été mis en évidence par la différence de pouvoir colorant. Le pouvoir colorant de HP 714 était supérieur de 37 % à celui de HP 729.
Réduction 1:10 / 0,1 % Pigment, 1 % TiO2 / Extrudeuse à deux vis
ABS
Produit AL Aa Ab AC AH ΔΕ Strength
HD G 9235 #11721756-0 Standard
HP 714 -0,3 -o,l 0,3 0,3 0,1 0,5 105,7
HP 729 1,4 -0,9 -1,3 -1,5 0,7 2,1 76,6
Une autre indication de meilleure dispersabilité tenait à la qualité des lots préparés. Avant le moulage par injection, chaque préparation de couleur a été pré-mélangée avec le matériau support (ABS) au moyen d’une extrudeuse à deux vis. Contrairement à HP 714, le lot produit de HP 729 était inhomogène, contenant des granules aux pouvoirs colorants très différents.
Pour ce qui est de la seule différence entre les deux préparations, l’agent dispersant P 4100 ne convenait pas pour colorer l’ABS.
Exemple 12
Exemple comparatif
Préparation de la préparation pigmentaire (concentration en pigments = 80 %)
1760 g de noir de carbone Monarch 1100 (disponible chez l’entreprise Cabot Corporation) ont été mélangés et broyés avec 440 g de l’agent dispersant Atmer 116 (liquide à température ambiante) fourni par l’entreprise CRODA.
Le broyeur à sec était un appareil discontinue muni de 3 rotors.
Paramètres de procédé : 1 min à une vitesse périphérique de 6,1 m/s puis 39 min à une vitesse périphérique de 31 m/s ; la température a atteint 66°C.
La préparation pigmentaire ainsi obtenue était sous la forme d’une poudre.
Un mélange maître contenant 30 % de noir de carbone a été obtenu en mélangeant la préparation pigmentaire avec un polymère styrène acrylonitrile (Kostill B755) en utilisant un mélangeur de 1644 I Banbury de Farrel Corporation. On a appliqué les conditions de procédé suivantes : température de chambre de 40°C ; température de rotor de 40°C ; durée de mélange après écoulement de 90 s ; pression dynamique de 4,2 bar ; et vitesse de rotor de 182 tr/min. Le produit a été déversé à 190°C. Le produit a été refroidi et broyé en granules grossiers avec un broyeur Pallman PS3 avec 3 pales rotatifs.
Le mélange maître a ensuite été dilué (30 ± 5 % de noir de carbone dans le polymère acrylonitrile butadiène styrène GP22) par extrusion sur une vis unique (LabTec - 30 mm, 30 L/D, température du moule à la trémie : 220-220-220-210200°C), et découpé en comprimés par une système de découpe cylindrique.
Les comprimés ont été séchés toute une nuit à 70°C.
Le produit obtenu a été à nouveau dilué avec ABS GP22 de 5 à 0,75 % de noir de carbone pendant le moulage par injection en plaques et plaques pour test d’impact. Les températures de moulage ont été : Zone 1 : 200°C, Zone 2 : 220°C, Zone 3 : 240°C, buse : 230°C.
Un mélange maître comparatif en polymère styrène acrylonitrile a été préparé en utilisant du noir de carbone Black Pearls 1100 (Cabot Corporation), un noir de carbone ayant la même surface que le noir de carbone Monarch 1100 mais produit sous forme de comprimés, en utilisant le même procédé que décrit plus haut pour la préparation pigmentaire. Le mélange maître (30 % en poids de noir de carbone) a été dilué et mis en forme en plaques et en plaques de test d’impact comme décrit plus haut.
On a analysé la couleur des plaques selon L*a*b* avec un UltraScan Vis de Hunterlab.
La résistance à l’impact Izod des spécimens entaillés a été mesurée selon la norme ISO 180/A:2000 par un testeur d’impact CEAST Pendulum.
Résultats :
Valeur L* (u.a) Résistance à l’impact KJ/m2
BP1100 sans liant 7,68 11,4
dispersant M1100/Atmer 116 8,44 9,4
Les données ci-dessus montrent que l’utilisation du dispersant Atmer 116, qui est un liquide à température ambiante, pour former la préparation pigmentaire, et désavantageuse à la fois pour les performances de couleur et pour la résistance à l’impact des matières plastiques préparées avec la préparation pigmentaire, par rapport aux matières plastiques préparées avec un pigment pur.

Claims (38)

  1. REVENDICATIONS
    1. Préparation pigmentaire contenant :
    au moins un agent dispersant mouillant choisi dans le groupe constitué d’un additif de traitement en poudre à base de cire avec des groupes ayant une affinité pour les pigments, additif à base de polyester acide avec un groupe ayant une affinité pour les pigments, polyéther modifié avec des groupes de forte affinité pour les pigments, copolymères de styrène et de polyéthers, amides de l’acide maléique, copolymères amphiphiles, polyacrylates modifié avec des groupes de forte affinité pour les pigments, copolymères bloc à base de polyester, polymère polyuréthane à haut poids moléculaire, terpolymères polyester-polyamine-polyoléfine, et polysiloxanes modifiés avec groupes époxy ou uréthane, ledit un agent dispersant mouillant ayant un point de fusion entre 50 et 150°C, et au moins un additif pigmentaire choisi dans le groupe constitué d’un pigment minéral, d’un pigment organique, de noir de carbone et de colorants, où le diamètre de particule Dso (en nombre) de l’au moins un additif pigmentaire dans la préparation pigmentaire se situe dans la gamme de 0,5 à 3,5 pm, et la préparation pigmentaire comprend au moins 60 % en poids de l’au moins un additif pigmentaire par rapport au poids total de la préparation pigmentaire.
  2. 2. Préparation pigmentaire selon la revendication 1, la préparation pigmentaire contenant moins de 3 % d’eau.
  3. 3. Préparation pigmentaire selon l’une des revendications 1 et 2, où l’agent dispersant mouillant a un poids moléculaire moyen en nombre entre 5000 et 35000.
  4. 4. Préparation pigmentaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, la préparation pigmentaire étant sous la forme de :
    a) une poudre fluide comportant des particules avec D20 d’au moins 0,8 pm et D90 jusqu’à 5 pm mesuré par un granulomètre laser à l’état sec sous une pression de 3,5 bar, ou
    b) des microgranules comportant des granules avec D20 d’au moins 10 pm et D90 jusqu’à 1000 pm mesuré par un granulomètre laser à l’état sec sous une pression de 3,5 bar.
  5. 5. Préparation pigmentaire selon la revendication 4, où les microgranules ont une granulométrie dans la gamme entre 60 et 500 pm, de préférence entre 80 et 350 pm
  6. 6. Préparation pigmentaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, où le diamètre moyen de particule D90 (en nombre) de l’au moins un additif pigmentaire dans la préparation pigmentaire se situe dans la gamme de 0,9 à 4 pm.
  7. 7. Préparation pigmentaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, où le diamètre moyen de particule D10 de l’au moins un additif pigmentaire dans la préparation pigmentaire se situe dans la gamme de 0,5 à 1 pm.
  8. 8. Préparation pigmentaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, la préparation pigmentaire contenant au moins 70 % en poids de l’au moins un additif pigmentaire par rapport au poids total de la préparation pigmentaire.
  9. 9. Préparation pigmentaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, la préparation pigmentaire contenant au moins 85 % en poids de l’au moins un additif pigmentaire par rapport au poids total de la préparation pigmentaire.
  10. 10. Préparation pigmentaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, contenant en outre au moins un additif choisi dans le groupe constitué de stabilisateurs à la chaleur, d’antioxydants, de stabilisateurs à la lumière, d’agents antistatiques, de transporteurs de chaleur, d’additifs antibloquants, d’additifs antiaffaissement, d’additifs stabilisants aux UV, de charges, d’agents anti-fibrillation, d’auxiliaires de procédé, d’agents gonflants, d’additifs séchants/compatibilisants, de lubrifiants, d’additifs de nucléation/clarification, de retardants de flamme, d’agents de blanchiment optique / additifs de traçage, d’agents glissants.
  11. 11. Préparation pigmentaire selon la revendication 10, où les charges comprennent au moins un membre du groupe constitué du carbonate de calcium, du kaolin, du sulfate de baryum, du talc, de la wollastonite, de la silice, de la silice sublimée, du mica, et de n’importe lequel de leurs mélanges.
  12. 12. Préparation pigmentaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, la préparation pigmentaire étant miscible avec au moins trois polymères choisis parmi des polymères à base de polyéthylène, polystyrène, SAN, HIPS, ABS, ASA, polymères de type polychlorure de vinyle, polyacrylates, polyamides, polycarbonates, polyesters, polyuréthanes et élastomères thermoplastiques.
  13. 13. Préparation pigmentaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, la préparation pigmentaire étant produite par un procédé comprenant : l'introduction dans un broyeur comportant au moins deux rotors de l’agent dispersant mouillant et de l’additif pigmentaire ;
    le mélange et le broyage de l’agent dispersant mouillant et de l’additif pigmentaire pour disperser l’additif pigmentaire avec l’agent dispersant mouillant ; et la récupération de la préparation pigmentaire qui en résulte sous forme d’une poudre fluide ou sous forme de microgranules.
  14. 14. Préparation pigmentaire selon la revendication 13, où la vitesse périphérique moyenne (VPE) de l’au moins deux rotors pendant le mélange et le broyage se situe dans la gamme de 5-50 m/s.
  15. 15. Préparation pigmentaire selon la revendication 13 ou 14, où la durée du procédé complet est de 10 min à 90 min et la température est de 50 à 150°C.
  16. 16. Préparation pigmentaire selon l’une quelconque des revendications 13 à 15, où le broyeur comprend au moins deux rotors, au moins un rotor étant un rotor à pales.
  17. 17. Préparation pigmentaire selon L’une quelconque des revendications 13 à 16, où le broyeur est un broyeur à sec.
  18. 18. Préparation pigmentaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 17, où un mélange de la préparation pigmentaire avec un polymère choisi parmi xles polymères à base de polyéthylène, polystyrène, SAN, HIPS, ABS, ASA, polymères de type polychlorure de vinyle, polyacrylates, polyamides, polycarbonates, polyesters, polyuréthanes et élastomères thermoplastiques tel que le mélange inclue 0,5 à 1 % en poids de l’additif pigmentaire montre un pouvoir colorant au moins 20 % meilleur qu’un mélange de même composition mais préparé en versant chaque ingrédient dans un mélangeur et en mélangeant les ingrédients.
  19. 19. Système de coloration comprenant plusieurs préparations pigmentaires d’une couleur désiréa qu’on peut obtenir par mélange à sec d’au moins deux préparations pigmentaires selon l’une quelconque des revendications 1 à 18.
  20. 20. Utilisation de la préparation pigmentaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 18 pour colorer une matière plastique.
  21. 21. Composition colorée comprenant la préparation pigmentaire selon l’une quelconque des revendications 1 à 18 et une matière plastique.
  22. 22. Composition colorée selon la revendication 21, dans laquelle la matière plastique est choisie parmi des produits polyéthyléniques, des produits polypropyléniques et leurs copolymères, le polystyrène et ses copolymères, des polymères de type polychlorure de vinyle, des acryliques, des polyacrylates, des homopolymères et copolymères de polyamide, des polycarbonates et mélanges de polycarbonates, des homopolymères et copolymères de polyester, des polyuréthanes et des élastomères thermoplastiques.
  23. 23. Composition colorée selon la revendication 21 ou 22, dans laquelle la matière plastique est choisie parmi PEHD, PEBD, LPEBD, PEMD, EVA, EVOH, des produits polyéthyléniques issus de systèmes à catalyseurs métallocènes, PP, des produits polypropyléniques produits issus de systèmes à catalyseurs métallocènes, EPR,
    EPDM, PS, SAN, HIPS, ABS, ASA, PVC, PMMA, PA6, PA6,6, PA11, PA12, mélanges PC/ABS, mélanges PC/polyester, PET, PBT, TPU, TPO, etTPV.
  24. 24. Composition colorée selon l’une quelconque des revendications 21 à 23, la composition colorée contenant 0,5 à 1 % en poids de l’additif pigmentaire et présentant un pouvoir colorant au moins 20 % meilleur qu’un mélange ayant la même composition mais préparé en versant individuellement chaque composant dans un mélangeur et en combinant les composants en un mélange uniforme.
  25. 25. Préparation pigmentaire contenant :
    au moins un agent dispersant mouillant choisi dans le groupe constitué d’un additif de traitement en poudre à base de cire avec des groupes ayant une affinité pour les pigments, additif à base de polyester acide avec un groupe ayant une affinité pour les pigments, polyéther modifié avec des groupes de forte affinité pour les pigments, copolymères de styrène et de polyéthers, amides de l’acide maléique, copolymères amphiphiles, polyacrylates modifié avec des groupes de forte affinité pour les pigments, copolymères bloc à base de polyester, polymère polyuréthane à haut poids moléculaire, terpolymères polyester-polyamine-polyoléfine, et polysiloxanes modifiés avec groupes époxy ou uréthane, ledit un agent dispersant mouillant ayant un point de fusion entre 50 et 150°C ; et au moins un additif pigmentaire choisi dans le groupe constitué d’un pigment minéral, d’un pigment organique, de noir de carbone et de colorants, où la préparation pigmentaire contient au moins 60 % en poids de l’au moins un additif pigmentaire par rapport au poids total de the préparation pigmentaire, et où chacun parmi un premier, un deuxième et un troisième mélange uniforme de la préparation pigmentaire avec un premier, un deuxième et un troisième polymère tel que les premiers, deuxièmes et troisièmes mélanges obtenus contiennent 0,5 à 1 % en poids de pigment présente un pouvoir colorant au moins 20 % meilleur qu’un mélange ayant la même composition mais préparé en versant individuellement chaque composant dans un mélangeur et en combinant les composants en un mélange uniforme, les premiers, deuxièmes et troisièmes polymères étant trois polymères différents choisis dans le groupe constitué de polymères à base de polyéthylène, polystyrène, SAN, HIPS, ABS, ASA, polymères de type polychlorure de vinyle, polyacrylates, polyamides, polycarbonates, polyesters, polyuréthanes et élastomères thermoplastiques.
  26. 26. Procédé de fabrication d’une préparation de pigment comprenant : l'introduction dans un broyeur d’au moins un agent dispersant mouillant choisi dans le groupe constitué d’un additif de traitement en poudre à base de cire avec des groupes ayant une affinité pour les pigments, additif à base de polyester acide avec un groupe ayant une affinité pour les pigments, polyéther modifié avec des groupes de forte affinité pour les pigments, copolymères de styrène et de polyéthers, amides de l’acide maléique, copolymères amphiphiles, polyacrylates modifié avec des groupes de forte affinité pour les pigments, copolymères bloc à base de polyester, polymère polyuréthane à haut poids moléculaire, terpolymères polyester-polyamine-polyoléfine, et polysiloxanes modifiés avec groupes époxy ou uréthane, ledit un agent dispersant mouillant ayant un point de fusion entre 50 et 150°C, et d’au moins un additif pigmentaire choisi dans le groupe constitué d’un pigment minéral, d’un pigment organique, de noir de carbone et de colorants, le broyeur comprenant au moins deux rotors ;
    le mélange et le broyage de l’agent dispersant mouillant et de l’au moins un additif pigmentaire ensemble pour former la préparation pigmentaire, la vitesse périphérique moyenne du broyeur étant de 5 à 50 m/s ; et la récupération de la préparation pigmentaire, la préparation pigmentaire contenant au moins 60 % en poids de l’au moins un additif pigmentaire.
  27. 27. Procédé selon la revendication 26, dans lequel le mélange et le broyage sont effectués pendant 10 à 90 min.
  28. 28. Procédé selon la revendication 26 ou 27, où la température maximale réalisée par le mélange d’agent dispersant mouillant et d’additif pigmentaire pendant le mélange et le broyage est entre 50 et 150°C.
  29. 29. Procédé selon l’une quelconque des revendications 26 à 28, où le diamètre de particule D90 (en nombre) de l’au moins un additif pigmentaire dans la préparation pigmentaire récupérée se situe entre 0,9 et 4 pm.
  30. 30. Procédé selon l’une quelconque des revendications 26 à 29, où le diamètre de particule D10 (en nombre) de l’au moins un additif pigmentaire dans la préparation pigmentaire récupérée se situe dans la gamme de 0,5 à 1 pm.
  31. 31. Procédé selon l’une quelconque des revendications 26 à 30, où le diamètre de particule D50 (en nombre) de l’au moins un additif pigmentaire dans la préparation pigmentaire récupérée se situe entre 0,5 et 3,5 pm.
  32. 32. Procédé selon l’une quelconque des revendications 26 à 31, où le broyeur est un broyeur à sec.
  33. 33. Procédé selon l’une quelconque des revendications 26 à 32, où au moins un des rotors est un rotor à pales.
  34. 34. Procédé selon l’une quelconque des revendications 26 à 33, où l’agent dispersant mouillant a un poids moléculaire moyen en nombre entre 5000 et 35000.
  35. 35. Procédé selon l’une quelconque des revendications 26 à 34, où la préparation pigmentaire récupérée est sous la forme de :
    a) poudre fluide comportant des particules avec D20 d’au moins 0,8 pm et D90 jusqu’à 5 pm mesuré par un granulomètre laser à l’état sec sous une pression de 3,5 bar, ou
    b) microgranules comportant des granules avec D20 d’au moins 10 pm et D90 jusqu’à 1000 pm mesuré par un granulomètre laser à l’état sec sous une pression de 3,5 bar.
  36. 36. Procédé selon l’une quelconque des revendications 26 à 35, où la préparation pigmentaire récupérée est sous la forme de microgranules ayant une granulométrie dans la gamme entre 60 et 500 pm, de préférence entre 80 et 350 pm.
  37. 37. Procédé selon l’une quelconque des revendications 26 à 36, où la
    5 préparation pigmentaire récupérée est sous la forme d’une poudre fluide ayant une taille de particules inférieure à 50 pm.
  38. 38. Procédé selon l’une quelconque des revendications 26-37, où introduire en outre comprend d’introduire au moins un additif choisi dans le groupe constitué de
    10 stabilisateurs à la chaleur, d’antioxydants, de stabilisateurs à la lumière, d’agents antistatiques, de transporteurs de chaleur, d’additifs antibloquants, d’additifs antiaffaissement, d’additifs stabilisants aux UV, de charges, d’agents anti-fibrillation, d’auxiliaires de procédé, d’agents gonflants, d’additifs séchants/compatibilisants, de lubrifiants, d’additifs de nucléation/clarification, de retardants de flamme, d’agents
    15 de blanchiment optique / additifs de traçage, d’agents glissant
    1 /2
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