FR3115043A1 - Composition pulverulente pigmentee facilement recyclable pour le revetement de substrats - Google Patents

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Abstract

L’invention vise principalement une composition pulvérulente pigmentée à base de polyamide pour le revêtement de substrats, comprenant : 40 à 99% en poids d’au moins un polyamide ; 1 à 30% en poids d’au moins un pigment ; et 0 à 30% en poids d’au moins un additif, dans laquelle le polyamide présente une viscosité inhérente, telle que mesurée à l’aide d’un tube Ubbelohde à 20°C sur une solution à 0.5% en poids dans le m-crésol selon la norme ISO 307 sauf que la température de mesure est de 20°C au lieu de 25°C, supérieure à 0,7 (g/100g)-1, et dans laquelle la composition a un diamètre médian en volume Dv50, tel que mesuré selon la norme ISO 9276 - parties 1 à 6, de 10 à 200 µm, de préférence 30 à 50 µm. Elle concerne par ailleurs un procédé pour sa fabrication, son utilisation pour le revêtement d’un substrat, métallique et un objet comprenant un substrat métallique revêtu par un revêtement obtenu avec la composition pulvérulente pigmentée à base de polyamide.

Description

COMPOSITION PULVERULENTE PIGMENTEE FACILEMENT RECYCLABLE POUR LE REVETEMENT DE SUBSTRATS
La présente demande de brevet concerne une composition pulvérulente pigmentée pour le revêtement de substrats facilement recyclable. Elle concerne également un procédé de fabrication d’une telle composition, l’utilisation de cette composition pour le revêtement de substrats, notamment métalliques ainsi que les objets revêtus d’un revêtement susceptibles d’être obtenus.
Il est connu d’utiliser des poudres de polymère pour fabriquer des revêtements de substrats, notamment métalliques. Ces poudres sont formulées à partir d’une résine, d’un ou plusieurs pigments et d’additifs spécifiques comme des plastifiants, des stabilisants ou des agents d‘écoulement.
La composition pulvérulente est appliquée sur le substrat sous forme de poudre libre, par exemple par pulvérisation électrostatique ou par immersion du substrat dans un lit fluidisé de poudre, et ne requiert donc pas de solvant ou liant. Les polymères utilisés pour la fabrication de poudres sont habituellement des résines thermodurcissables, mais il est aussi possible d’utiliser des polymères thermoplastiques.
Les polyamides sont, en raison de leur résistance chimique et thermique élevée, des polymères de choix pour des applications exigeantes, comme le revêtement des paniers de lave-vaisselle par exemple.
La composition pulvérulente pour le revêtement de substrats peut être fabriquée selon différents procédés.
Il est possible de mélanger à sec le ou les pigments et les additifs éventuels à la poudre de polymère. Cependant, ces poudres ne sont pas facilement recyclables. En effet, la fraction de poudre n’atteignant pas le substrat lors de la pulvérisation, appelées « overspray », qu’il est intéressant de récupérer pour recyclage, ne présente généralement pas la même composition que la poudre initialement mise en œuvre et les revêtements obtenus à partir de celle-ci ne correspondent donc pas à celle-ci en termes d’aspect et de propriétés.
La demande WO 2012/034507 A1 décrit un procédé dans lequel les pigments et additifs éventuels sont pré-mélangés puis mélangés avec polymère en fusion. Le mélange en fusion est ensuite refroidi, granulé et broyé en une poudre. Ce procédé donne des résultats satisfaisants pour une variété de polymères. Cependant, les grades de polyamides adaptés pour l’obtention de revêtements de poudre sont trop ductiles pour envisager leur broyage à température ambiante. Leur broyage à basse température par broyage cryogénique est possible, mais coûteux et au rendement faible. Les poudres ainsi obtenues sont peu arrondies et peuvent de ce fait être plus difficile à utiliser, notamment former des nuages de particules chargées inhomogènes en raison d’une augmentation du frottement.
Il est par ailleurs connu, par exemple du brevet US 5,932,687, de fabriquer une poudre de polyamide par dissolution à chaud dans un solvant comme l’éthanol, et précipitation par refroidissement sous forme de poudre. Ce procédé nécessite de grandes quantité de solvant et peut produire des particules poreuses. Par ailleurs, l’incorporation de pigments par ajout à la solution n’est possible que pour des teneurs limitées et peut poser des difficultés en raison de leur effet nucléant propre.
Le document US 3,476,711 propose de broyer un polyamide de faible viscosité puis de le chauffer sous gaz inerte afin que sa viscosité remonte à la valeur souhaitée. Ce document est cependant muet quant au problème d’incorporer des pigments et additifs dans la poudre de polyamide.
L’invention a donc pour but de proposer un procédé de fabrication d’une composition pulvérulente pigmentée à base de polyamide pour le revêtement de substrats à base de polyamide qui présente un aspect, notamment en termes de couleur et de brillance, et des propriétés, notamment mécaniques, qui ne sont pas altérées même après recyclage tout en étant peu onéreux.
En effet, la présente invention repose sur la constatation qu’une composition pulvérulente pigmentée à base de polyamide facilement recyclable peut être obtenue par incorporation du ou des pigments dans le polyamide de faible viscosité à l’état fondu, le mélange étant ensuite concassé puis broyé avant d’être soumis à une étape de traitement thermique pour atteindre la viscosité cible du polyamide.
La composition pulvérulente ainsi obtenue présente une distribution homogène du ou des pigments et additifs dans chaque grain. De ce fait, il est possible d’assurer une stabilité de l’aspect, notamment de la couleur, et des propriétés applicatives en toutes circonstances, y compris après recyclage.
Aussi, selon un premier aspect, l’invention a pour objet une composition pulvérulente pigmentée à base de polyamide pour le revêtement de substrats, comprenant :
  1. 40 à 99% en poids d’au moins un polyamide ;
  2. 1 à 30% en poids d’au moins un pigment ; et
  3. 0 à 30% en poids d’au moins un additif,
dans laquelle le polyamide présente une viscosité inhérente, telle que mesurée à l’aide d’un tube Ubbelohde à 20°C sur une solution à 0.5% en poids dans le m-crésol selon la norme ISO 307 sauf que la température de mesure est de 20°C au lieu de 25°C, supérieure à 0,7 (g/100g)-1, et
dans laquelle la composition a un diamètre médian en volume Dv50, tel que mesuré selon la norme ISO 9276 - parties 1 à 6, de 30 à 200 µm, de préférence 30 à 50 µm.
Selon un mode de réalisation, le polyamide est choisi parmi le PA 9, PA 10, PA 11, PA 12, PA 610, PA 612, PA 614, PA 618, PA 1010, PA 1012. Selon un mode de réalisation, le polyamide est un polyamide 11.
Selon un mode de réalisation, le pigment est choisi parmi le dioxyde de titane, le noir de carbone, l'oxyde de cobalt, le titanate de nickel, le bisulfure de molybdène, les paillettes d'aluminium, les oxydes de fer, l'oxyde de zinc, le phosphate de zinc, et les pigments organiques, tels que les dérivés de phtalocyanine et d'anthraquinone.
Selon un mode de réalisation, la composition comprend 50 à 95% en poids d’au moins un polyamide.
Selon un mode de réalisation, la composition comprend 1 à 30% en poids d’au moins un additif choisi parmi des agents anti-cratères, des agents d’étalement, des réducteurs, des antioxydants des charges de renforcement, des stabilisants UV, des agents de fluidisation et des inhibiteurs de corrosion.
Selon un mode de réalisation, le polyamide a une viscosité inhérente, telle que mesurée à l’aide d’un tube Ubbelohde à 20°C sur une solution à 0.5% en poids dans le m-crésol selon la norme ISO 307 sauf que la température de mesure est de 20°C au lieu de 25°C, inférieure à 1,0 (g/100g)- 1.
Selon un deuxième aspect, l’invention a pour objet un procédé de fabrication d’une telle composition pulvérulente pigmentée, comprenant les étapes de:
  1. mélange d’un ou plusieurs pigment(s) et additifs éventuels avec un polyamide à l’état fondu, le polyamide présentant une viscosité inhérente inférieure à 0,6(g/100 g)-1;
  2. extrusion du mélange obtenu à l’étape (i) en un extrudat ;
  3. broyage de l’extrudat obtenu à l’étape (ii) en une composition pulvérulente; et
  4. polycondensation en phase solide de la composition pulvérulente obtenue à l’étape (iii) jusqu’à ce que le polyamide dans la composition présente une viscosité inhérente supérieure à 0.8 (g/100 g)-1.
Selon un mode de réalisation, le polyamide mis en œuvre à l’étape (i) présente une viscosité inhérente inférieure à 0,4 (g/100 g)- 1
Selon un mode de réalisation, l’étape (ii) est réalisée dans une extrudeuse mono-vis ou une extrudeuse bi-vis.
Selon un mode de réalisation, l’étape (Iv) est réalisée dans un sécheur.
Selon un troisième aspect, l’invention a pour objet l’utilisation d’une telle composition pour le revêtement d’un substrat, notamment d’un substrat métallique.
Selon un mode de réalisation, le revêtement est réalisé par projection électrostatique ou poudrage à chaud.
Selon un quatrième aspect enfin, l’invention a pour objet un objet comprenant un substrat métallique revêtu d’un revêtement obtenu avec une telle composition pulvérulente pigmentée.
Selon un mode de réalisation, il s’agit d’une tuyauterie, d'un accessoire, d’une pompe, ou d’une valve, d‘un d'arbre cannelé, d’un rail de porte coulissante ou de ressorts, ou encore d’un panier de lave- vaisselle ou de ressort.
Définition des termes
On entend par le terme «viscosité inhérente» la viscosité d’un polymère en solution, déterminée à l'aide de mesures en tube Ubbelohde. La mesure est réalisée sur un échantillon de 75 mg à la concentration de 0,5 % (m/m) dans du m-crésol. La viscosité inhérente, exprimée en (g/100 g)- 1, est calculée selon la formule suivante : Viscosité inhérente = In(ts/to) x 1/C, avec C = m/p x 100, dans laquelle ts est le temps d'écoulement de la solution, to est le temps d'écoulement du solvant, m est la masse de l'échantillon dont la viscosité est déterminée et p est la masse du solvant. Cette mesure est réalisée selon la norme ISO 307 sauf que la température de mesure est de 20°C au lieu de 25°C. La viscosité d’une composition comprenant outre le polymère des pigments et charges éventuelles insolubles dans le m-crésol est déterminée en augmentant la quantité de l’échantillon de sorte à ce que la solution ait une concentration en polymère de 0,5 % (m/m).
On entend par le terme «température de fusion» désigner la température à laquelle un polymère au moins partiellement cristallin passe à l’état liquide visqueux, telle que mesurée par analyse calorimétrique différentielle (DSC) selon la norme NF EN ISO 11 357-3 en utilisant une vitesse de chauffe de 20°C/min.
On entend par le terme «température de transition vitreuse» désigner la température à laquelle un polymère au moins partiellement amorphe passe d’un état caoutchoutique vers un état vitreux, ou vice versa, telle que mesurée par analyse calorimétrique différentielle (DSC) selon la norme NF EN ISO 11 357-2 en utilisant une vitesse de chauffe de 20°C/min.
On entend par le terme «polyamide» désigner les produits de polycondensation de lactame(s), d’acide(s) amino-carboxylique(s) ou de diacide(s) carboxylique(s) et diamine(s) et, de manière générale, tout polymère formé par des motifs reliés entre eux par des fonctions amides.
Le terme «monomère» au sens de la présente demande doit être pris au sens d'« unité répétitive ». En effet, le cas où une unité répétitive du polyamide (PA) est constituée de l'association d'un diacide avec une diamine est particulier. On considère que c'est l'association d'une diamine et d'un diacide, c'est-à-dire le couple diamine.diacide (en quantité équimolaire), qui correspond au monomère. Cela s'explique par le fait qu'individuellement, le diacide ou la diamine n'est qu'une unité structurale, qui ne suffit pas à elle seule à polymériser.
Dans la présente demande, l'expression «à base de polyamide» doit être comprise comme signifiant «à base d'un ou plusieurs polyamides». Il en est de même pour les autres composants (par exemple, le terme « un pigment » doit être compris comme signifiant « un ou plusieurs pigment »).
On entend par ailleurs par le terme «diamètre moyen en volume» ou «Dv» le diamètre moyen en volume d’une matière pulvérulente, tel que mesuré selon la norme ISO 9276 - parties 1 à 6 : « Représentation de données obtenues par analyse granulométrique ». On distingue différents diamètres. Plus spécifiquement, le Dv50 désigne le diamètre médian en volume, c’est-à-dire celui correspondant au 50èmepercentile en volume, et le Dv10 et Dv90 désignent respectivement les diamètres moyens en volume en-dessous desquels se situent 10 ou 90% en volume des particules. Le diamètre moyen en volume peut être mesuré notamment au moyen d’un granulomètre laser, par exemple un granulomètre laser (Malvern Système Insitec). Un logiciel associé (RT sizer) permet ensuite d’obtenir la distribution volumétrique d’une poudre et d’en déduire le Dv10, le Dv50 et le Dv90.
Sauf indication contraire, tous les pourcentages concernant des quantités mentionnés dans le présent exposé sont entendu comme des pourcentages massiques.
A. Composition pulvérulente pigmentée
Selon un premier aspect, l'invention concerne une composition pulvérulente pigmentée à base de polyamide destinée à former un revêtement sur un substrat.
Le ou les polyamides intéressants pour cette composition pulvérulente peuvent être en principe choisis parmi la multitude de polyamides disponibles sur le marché.
De préférence cependant, il s’agit de polyamides semi-cristallins, notamment de polyamides aliphatiques linéaires, et en particulier de polyamides issus de monomères comportant 9 ou plus, de préférence 10 ou plus d’atomes de carbone.
Parmi les monomères de type aminoacides, on peut mentionner les acides α,Ω- aminocarboxyliques, ayant de 6 à 18 atomes de carbone tels que l’acide amino-caproïque, l’acide 7-heptanoïque, amino-9-nonanoïque, amino-10-décanoïque, amino-11-undécanoïque et l’acide amino-12-dodécanoique. Les acides α,Ω- aminocarboxyliques, ayant de 9 à 18 atomes de carbone tels que l’acide amino-11-undécanoïque et l’acide amino-12-dodécanoïque sont préférés.
Les monomères de type « diamine.diacide » sont issus de la condensation d’un diacide carboxylique avec une diamine.
A titre d'exemple d'acide dicarboxylique, on peut citer les acides ayant de 6 à 36, notamment ceux ayant 8 à 18 et en particulier ceux ayant 10 à 12 atomes de carbone. Les diacides peuvent être des diacides aliphatiques, cycloaliphatiques ou aromatiques. On peut citer par exemple l'acide adipique, l'acide azélaïque, l'acide subérique, l'acide sébacique, l'acide dodécanedioïque HOOC-(CH2)10-COOH, l'acide tétradécanedioïque, l’acide isophtalique et l’acide téréphtalique. Les diacides aliphatiques, en particulier les diacides aliphatiques linéaires comme l’acide sébacique et l’acide dodécanedioïque sont préférés.
A titre d'exemple de diamine, on peut citer les diamines ayant 2 à 36, de préférence 4 à 18 atomes de carbone. Elles peuvent être aromatiques, aliphatiques ou cycloaliphatiques. A titre d'exemple on peut citer la 1,4- tétraméthylènediamine, la 1,6- hexaméthylènediamine, la 1,8- octaméthylènediamine, la 1,10- décaméthylène diamine et la 1,12- dodécaméthylène diamine, la m-xylylènediamine, le bis-p aminocyclohexylméthane et la triméthylhexaméthylène diamine.
A titre d'exemple de diamines.diacides, on peut citer plus particulièrement ceux issus de la condensation de la 1,6- hexaméthylènediamine ou la 1,10-décaméthylènediamine avec l’acide sébacique ou l’acide dodécanedioïque.
Dans la notation numérale X.Y, X représente de manière conventionnelle le nombre d'atomes de carbone issu des résidus de diamine, et Y représente le nombre d'atomes de carbone issu des résidus de diacide.
Selon un mode de réalisation particulier, le polyamide est choisi parmi le PA 9, PA 10, PA 11, PA 12, PA 610, PA 612, PA 614, PA 618, PA 1010, PA 1012.
Le polyamide dans la composition selon l'invention a de préférence une température de fusion inférieure ou égale à 300°C. De préférence, le polyamide a une température de fusion inférieure ou égale à 250°C, en particulier 200°C, en particulier 190°C.
Le polyamide dans la composition pulvérulente pigmentée selon l'invention possède une viscosité inhérente supérieure ou égale à 0,7 (g/100 g)- 1. Avantageusement, la viscosité du polyamide dans la composition est par ailleurs inférieure ou égale à 1,2 (g/100 g)- 1. De préférence, sa viscosité inhérente est inférieure ou égale à 1,1g/100 g)- 1, en particulier 1,0 (g/100 g)-1, notamment 0,9(g/100 g)-1, encore préférée 0,8 (g/100 g)-1. Au-delà d’une viscosité de 1,2 g/100 g)- 1, la composition devient difficile à appliquer. Un polyamide avec une viscosité comprise entre 0,8 et 1,0 (g/100 g)- 1donne des revêtements avec des propriétés particulièrement intéressantes.
Le diamètre médian en volume Dv50 de la composition pulvérulente pigmentée selon l’invention vaut de 30 à 200 µm, en particulier de 30 à 100 µm, et notamment de 30 à 50 µm et encore préféré 32 à 38 µme Dv50 de la composition pulvérulente pigmentée peut valoir de 30 à 50 µm, ou de 50 à 80 µm, ou de 80 à 100 µm, ou de 100 à 130 µm, ou de 130 à 150 µm, ou de 150 à 180 µm, ou de 180 à 200 µm.
Le ou les polyamides sont de préférence présents en une quantité massique, par rapport à la masse totale de la composition pulvérulente, de 40 à 99%, plus préférentiellement de 50 à 95 %, encore plus préférentiellement de 60 à 90 %, par exemple de 40 à 45%, ou de 45 à 50%, ou de 50 à 55 %, ou de 55 à 60 %, ou de 60 à 65 %, ou de 65 à 70%, ou de 70 à 75 %, ou de 75 à 80 %, ou de 80 à 85 %, ou de 85 à 90%, ou de 90% à 95%, ou encore de 95 à 99%.
La composition pulvérulente pigmentée selon l'invention comprend également un ou plusieurs pigments ou colorants.
Le pigment peut être en principe choisi librement parmi les pigments utilisés de manière conventionnelle. Il peut notamment être choisi parmi les pigments minéraux comme le dioxyde de titane, le noir de carbone, l'oxyde de cobalt, le titanate de nickel, le bisulfure de molybdène, les paillettes d'aluminium, les oxydes de fer, l'oxyde de zinc, le phosphate de zinc, et les pigments organiques, tels que les dérivés de phtalocyanine et d'anthraquinone.
Le colorant peut être également de tout type connu de l'homme du métier. On peut mentionner en particulier les colorants azoïques, les colorants anthraquinoniques, les colorants dérivés de l'indigo, les colorants de triarylméthane, les colorants de chlorine et les colorants polyméthine.
Les pigments et colorants sont de préférence présents en une quantité massique, par rapport à la masse totale de la composition pulvérulente, de 1 à 30%, plus préférentiellement de 2 à 10 %, encore plus préférentiellement de 3 à 5 %, par exemple de 0 à 5%, ou de 5 à 10%, ou de 10 à 15 %, ou de 15 à 20 %, ou de 20 à 25 %, ou de 25 à 30%.
La composition pulvérulente pigmentée selon l'invention peut par ailleurs comprendre le cas échéant un ou plusieurs additifs choisis dans le groupe constitué des agents anti-cratères ou des agents d'étalement, des réducteurs, des antioxydants, des charges de renforcement, des stabilisants UV, des agents de fluidisation, des inhibiteurs de corrosion, ou des mélanges de ceux-ci.
La charge de renforcement peut être de tout type adapté à la préparation de poudres à base de polyamides. Toutefois, on préfère que la charge soit sélectionnée dans le groupe constitué du talc, des carbonates de calcium, des carbonates de manganèse, des silicates de potassium, des silicates d'aluminium, de la dolomie, des carbonates de magnésium, du quartz, du nitrure de bore, du kaolin, de la wollastonite, du dioxyde de titane, des billes de verre, du mica, du noir de carbone, des mélanges de quartz, mica et chlorite, du feldspath et des charges nanométriques dispersées telles que les nanotubes de carbone et la silice. Il peut s’agir également de fibres, notamment de fibres de verre et de fibres de carbone. De manière particulièrement préférée, la charge est le carbonate de calcium.
L'agent anti-cratère et/ou d'étalement peut être de tout type connu de l'homme du métier. Préférablement, l'agent anti-cratère et/ou d'étalement est sélectionné dans le groupe constitué des dérivés de polyacrylates.
Le stabilisant UV peut-être de tout type connu de l'homme du métier. Préférablement, le stabilisant UV est sélectionné dans le groupe constitué des dérivés de résorcine, des benzotriazoles, des phenyltriazines et des salicylates.
Les antioxydants peuvent être de tout type connu de l'homme du métier. Préférablement, les antioxydants sont sélectionnés dans le groupe constitué de l'iodure de cuivre combiné avec l'iodure de potassium, des dérivés de phénol et des amines encombrées.
L'agent de fluidisation peut-être de tout type connu de l'homme du métier. Préférablement, l'agent de fluidisation est sélectionné dans le groupe constitué des alumines et des silices.
Les inhibiteurs de corrosion peuvent être de tout type connu de l'homme du métier. Préférablement, les inhibiteurs de corrosion sont sélectionnés dans le groupe constitué des phosphosilicates et des borosilicates.
Ces additifs sont de préférence présents en une quantité massique, par rapport à la masse totale de la composition pulvérulente, de 0 à 50%, plus préférentiellement de 0 à 30 %, encore plus préférentiellement de 0 à 5 %, par exemple de 0 à 5%, ou de 5 à 10%, ou de 10 à 15 %, ou de 15 à 20 %, ou de 20 à 25 %, ou de 25 à 30%, ou de 30 à 35%, ou de 35à 40%, ou de 40 à 45%, ou de 45 à 50%.
Selon un mode de réalisation, la composition pulvérulente pigmentée selon l'invention consiste essentiellement, ou consiste, en un ou plusieurs polyamides, un ou plusieurs pigments, et éventuellement un ou plusieurs additifs tels que décrits ci-dessus.
B. Procédé de fabrication de la composition pulvérulente
L’invention concerne par ailleurs un procédé de préparation d’une composition pulvérulente pigmentée à base de polyamide, comprenant les étapes de:
  1. mélange d’un ou plusieurs pigment(s) et additifs éventuels à un polyamide à l’état fondu, le polyamide présentant une viscosité inhérente inférieure à 0,6(g/100 g)-1;
  2. Extrusion du mélange obtenu à l’étape (i) en un extrudat ;
  3. Broyage de l’extrudat obtenu à l’étape (ii) en une composition pulvérulente ; et
  4. Polycondensation en phase solide de le la composition pulvérulente obtenue à l’étape (iii) jusqu’à ce que le polyamide présente une viscosité inhérente supérieure à 0.8 (g/100 g)- 1.
Le polyamide présentant une viscosité inhérente inférieure à 0,6 (g/100 g)- 1utilisé à l’étape (i) peut être obtenu par polycondensation d’un ou plusieurs monomères tels que décrits ci-dessus en présence d’eau et le cas échéant d’un catalyseur adapté.
Le ou les monomères peuvent être choisis parmi les aminoacides tels que l’acide aminocaproïque, l’amino-7-heptanoïque, l’amino-11-undécanoïque, l’amino-12-dodécanoïque, et/ou leurs mélanges, de préférence l’amino-11-undécanoïque ou un de leurs mélanges.
Il peut également s’agir d’un mélange de monomères diamines et de monomères diacides, tels qu’un mélange de monomères diamines telles l'hexaméthylènediamine, la décanediamine, la dodécaméthylènediamine, la métaxylylènediamine, le bis-p aminocyclohexylméthane et la triméthylhexaméthylène diamine avec des monomères diacides tels que les acides isophtalique, téréphtalique, adipique, azélaique, subérique, sébacique, dodécanedioïque, tétradécanedioïque, ou un de leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation, l’eau est ajoutée dans une quantité de 10 à 40%, de préférence de 20 à 30% en poids par rapport au poids total du mélange. L’eau peut être ajoutée dans le mélange lors de l’étape de fourniture, et/ou pendant l’étape de polycondensation.
Le catalyseur peut être notamment un acide à base de phosphore comme l’acide phosphorique et/ou l’acide phosphoreux.
La réaction de synthèse du polyamide est connue en soi, et décrite notamment dans le Nylon Plastics Handbook, Ed. Melvin I. Kohan, Hanser Publishers 1995 pages 17 à 27.
La viscosité inhérente du polyamide mis en œuvre à l’étape (i) du procédé est inférieure à 0,6 (g/100 g)- 1et de préférence comprise dans la gamme allant de 0,25 à 0,55, de préférence entre 0,3 et 0,4 (g/100 g)-1.
Avantageusement, l’étape (i) est réalisée dans un mélangeur sous cisaillement tel qu’une extrudeuse à simple ou double vis.
Le ou les pigments ainsi que les additifs éventuels peuvent être introduits dans le mélangeur avec le polyamide ou ultérieurement. Si la composition pulvérulente pigmentée comporte plusieurs pigments, ceux-ci peuvent être ajoutés sous forme de mélange-maître afin de faciliter l’homogénéisation. Le mélange-maître peut notamment être réalisé dans le polyamide utilisé dans la composition.
L’étape (ii) d’extrusion peut être réalisée au travers une filière de granulation pour produire des granulés. Le diamètre médian en volume Dv50 des granulés est avantageusement compris dans une gamme allant de 1 à 10 et en particulier de 2 à 4 mm. En alternative, l’extrusion peut être réalisée au travers une filière vers un laminoir refroidi dans lequel le mélange se solidifie ou bien à l’aide d’une calandreuse. Ensuite, le mélange solidifié peut être amené à un concasseur pour produire des écailles. Ces écailles présentent typiquement une taille moyenne de 5x5x1 mm.
L’étape (iii) est avantageusement réalisée dans un broyeur mécanique, et à température ambiante, notamment dans un broyeur à impact comme un broyeur à marteaux, un broyeur à couteaux, un broyeur à disques, ou un broyeur à jet d'air. Un agent facilitant le broyage comme de la silice, de préférence pyrogénée, peut être ajoutée au polyamide avant broyage.
Avantageusement, on peut réaliser cette étape dans un broyeur muni d’un sélecteur intégré. Dans ce cas, la granulométrie de la composition souhaitée peut être réglée directement en ajustant la vitesse de broyage, de préférence, l’ajustement de la vitesse de broyage est fait au moyen d’un sélecteur intégré au broyeur.
De manière générale, il peut être intéressant de faire suivre l’étape (iii) par une étape (iiia) de sélection de la composition pulvérulente obtenue en vue d’ajuster sa granulométrie. La sélection peut être réalisée par exemple par tamisage et/ou classification.
Il est particulièrement avantageux d’utiliser un broyeur muni d’un sélecteur interne. La granulométrie de la composition pulvérulente peut être réglée en ajustant la vitesse de broyage ainsi que la vitesse du sélecteur intégré au broyeur.
Avantageusement, la composition pulvérulente issue de l’étape (iii) le cas échéant présente un diamètre médian en volume Dv50 de 30 à 200 µm, de préférence de 30 à 50 µm en particulier de 32 à 38 µm. Le Dv50 de la composition pulvérulente pigmentée peut valoir de 30 à 50 µm, ou de 50 à 80 µm, ou de 80 à 100 µm, ou de 100 à 130 µm, ou de 130 à 150 µm, ou de 150 à 180 µm, ou de 180 à 200 µm.
L’étape (iv) de polycondensation en phase solide peut être réalisée à température au-dessus de la température de transition vitreuse mais en-dessous de la température de fusion du polyamide. Avantageusement, on réalise la réaction sous atmosphère inerte, par exemple sous azote ou sous vide. La durée de réaction requise pour atteindre la viscosité inhérente attendue dépend de la température choisie ; elle peut être établie par de simples tests de routine. Avantageusement, cette étape peut être réalisée dans un sécheur.
Selon l’invention, la viscosité inhérente du polyamide dans la composition pulvérulente pigmentée à base de polyamide est supérieure à 0,7 (g/100 g)- 1. Avantageusement, elle est par ailleurs inférieure à 1,2 (g/100 g)- 1 .De préférence, sa viscosité inhérente est inférieure ou égale à 1,1 g/100 g)- 1, en particulier 1,0 (g/100 g)-1, notamment 0,9 (g/100 g)-1, encore préférée 0,8 (g/100 g)-1.
C. Utilisation pour le revêtement d'un substrat
La composition pulvérulente pigmentée à base de polyamide selon l’invention est notamment utile pour le revêtement de substrats, notamment métalliques.
Selon un autre aspect, l'invention concerne donc l'utilisation de la composition pulvérulente pigmentée à base de polyamide telle que décrite ci-dessus pour le revêtement d'un substrat.
Par « substrat métallique », on entend un substrat qui comprend, consiste essentiellement ou consiste en, un ou plusieurs métaux. Le substrat métallique peut être de tout type. De préférence, le substrat métallique est une pièce en acier ordinaire ou galvanisé, en aluminium ou en alliage d'aluminium.
Avant revêtement, le substrat métallique a pu subir un ou plusieurs des traitements de surface bien connu de l'homme du métier tels qu'un dégraissage grossier, d'un dégraissage alcalin, d'un brossage, d'un grenaillage ou sablage, d'un dégraissage fin, d'un rinçage à chaud, d'un dégraissage phosphatant, de phosphatations fer/zinc/tri-cations, d'une chromatation, d'un rinçage à froid et d'un rinçage chromique. Ainsi, la composition pulvérulente pigmentée peut être utilisée pour le revêtement de substrats métalliques traités ou non traités.
Avantageusement, le substrat destiné à être revêtu est en acier dégraissé, lisse ou grenaillé, acier dégraissé phosphaté, acier phosphaté fer ou zinc, acier galvanisé Sendzimir, acier électrozingué, acier galvanisé au bain, acier traité cataphorèse, acier chromaté, acier anodisé, acier sablé au corindon, aluminium dégraissé, aluminium lisse ou grenaillé, aluminium chromaté, fonte ou tout autre alliage métallique.
Le substrat peut être revêtu en tout ou partie.
De préférence, le revêtement formé sur le substrat est un film de 100 à 550 µm d'épaisseur, plus préférentiellement de 100 à 300 µm d'épaisseur. Dans des modes de réalisation, le film a une épaisseur de 100 à 150 µm, ou de 150 à 200 µm, ou de 200 à 250 µm, ou de 250 à 300 µm, ou de 300 à 350 µm, ou de 350 à 400 µm, ou de 400 à 450 µm, ou de 450 à 500 µm, ou de 500 à 550 µm.
De préférence, le revêtement sur le substrat a une viscosité inhérente supérieure ou égale à 0,7 (g/100 g)- 1. La viscosité inhérente du revêtement peut être différente de celle de la composition pulvérulente utilisée pour le former. En particulier, la viscosité inhérente du revêtement peut être supérieure du fait d’une reprise de la polycondensation dans les conditions de formation du revêtement. Dans certains modes de réalisations, le revêtement sur le substrat a une viscosité inhérente supérieure ou égale à 0,8, supérieure ou égale à 0,85, ou supérieure ou égale à 0,9, ou supérieure ou égale à 0,95, ou supérieure ou égale à 1,05, ou supérieure ou égale à 1, ou supérieure ou égale à 1,1, ou supérieure ou égale à 1,15, ou supérieure ou égale à 1,2, ou supérieure ou égale à 1,25, ou supérieure ou égale à 1,3. Dans ce qui précède, la viscosité inhérente est exprimée en (g/100 g)-1.
L'invention a également pour objet un procédé de revêtement d'un substrat comprenant les étapes suivantes :
  • la mise en contact du substrat avec la composition pulvérulente pigmentée à base de polyamide telle que décrite ci- dessus ; et
  • la fusion de la composition pulvérulente sous l’effet de la chaleur.
La composition pulvérulente pigmentée peut être appliquée sur ou mise en contact avec un substrat selon de nombreuses techniques bien connues de l'homme du métier. De préférence, le revêtement est réalisé par projection électrostatique ou par poudrage à chaud.
Alternativement, le revêtement peut être réalisé par projection électrostatique.
L'étape de mise en contact du substrat avec la composition pulvérulente pigmentée à base de polyamide peut alors comprendre les étapes de :
  • charge électrique de la composition pulvérulente;
  • pulvérisation de la composition pulvérulente chargée électriquement sur le substrat; et
  • chauffage du substrat à revêtir recouvert de composition pulvérulente à une température supérieure à la température de fusion du polyamide.
Le revêtement par projection électrostatique consiste à déposer des particules de poudre chargées électrostatiquement sur un substrat, notamment à température ambiante. La composition pulvérulente peut être chargée électrostatiquement lors de son passage à travers la buse d'un matériel de projection. La composition ainsi chargée peut alors être projetée sur le substrat à revêtir qui est relié à un potentiel zéro. Le substrat revêtu peut ensuite être placé dans un four à une température permettant la fusion de la composition en un film.
Le matériel de projection de la poudre peut être de tout type, par exemple un pistolet électrostatique qui charge la poudre par effet Corona et/ou par triboélectrification. De préférence, la buse est portée à un potentiel élevé compris entre une dizaine et une centaine de kilovolts, de polarité négative ou positive.
De préférence, le débit de poudre dans le matériel de projection vaut de 10 à 200 g/min, et plus préférablement, de 50 à 120 g/min. De préférence, la température d'application électrostatique de la poudre est de 15 à 25°C. De préférence, le temps de séjour du substrat dans le four est de 3 à 15 minutes. La température de chauffage du substrat recouvert de poudre peut être supérieure d'au moins 30°C, de préférence supérieure de 30 à 60°C à la température de fusion du polyamide. Le substrat peut ensuite être refroidi par exemple à température ambiante.
Selon un autre mode de réalisation, le revêtement du substrat est réalisé par poudrage à chaud. L’étape de mise en contact du substrat avec la composition pulvérulente pigmentée comprend alors les étapes de :
  • chauffage du substrat à une température supérieure à la température de fusion du polyamide;
  • pulvérisation de la composition pulvérulente pigmentée sur le substrat.
La température de chauffage du substrat peut être telle que décrite ci-dessus en relation avec le revêtement par trempage en lit fluidisé. Le substrat peut ensuite être refroidi par exemple à température ambiante. La composition pulvérisée peut être chargée électrostatiquement ou non.
D. Objets revêtus susceptible d’être obtenus
Selon un autre aspect, l'invention concerne un objet comprenant un substrat recouvert d'un revêtement susceptible d'être obtenu par la fusion de la composition pulvérulente telle que décrite ci-dessus. Cet objet est préférablement destiné :
  • au transfert de fluides, notamment sous forme de tuyauterie, d'accessoire, de pompe, ou de valve ;
  • à l'automobile, notamment sous forme d'arbre cannelé, de rail de porte coulissante ou de ressorts ;
  • aux articles en fils, notamment sous forme de panier de lave- vaisselle ou de ressort.
L’invention sera mieux comprise au regard de la description qui suit et des figures, lesquelles montrent :
représente un schéma du processus de recyclage de la poudre des exemples 1 à 4 utilisée pour fabriquer des films ;
représente un diagramme semi-logarithmique de la distribution granulométrique en volume (fraction de volume en fonction de la taille) d’une poudre selon l’exemple 1, mesurée au moyen d’un granulomètre laser Malvern Insitec (trait continu : poudre vierge ; -○- : poudre recyclée une fois ; -□- poudre recyclée deux fois ; -◊- poudre recyclée trois fois);
représente un diagramme semi-logarithmique de la distribution granulométrique en volume (fraction de volume en fonction de la taille) d’une poudre selon l’exemple 2, mesurée au moyen d’un granulomètre laser Malvern Insitec (trait continu : poudre vierge ; -○- : poudre recyclée une fois ; -□- poudre recyclée deux fois ; -◊- poudre recyclée trois fois);
représente un diagramme semi-logarithmique de la distribution granulométrique en volume (fraction de volume en fonction de la taille) d’une poudre selon l’exemple 3, mesurée au moyen d’un granulomètre laser Malvern Insitec (trait continu : poudre vierge ; -○- : poudre recyclée une fois ; -□- poudre recyclée deux fois ; -◊- poudre recyclée trois fois) ; et
représente un diagramme semi-logarithmique de la distribution granulométrique en volume (fraction de volume en fonction de la taille) d’une poudre selon l’exemple 4, mesurée au moyen d’un granulomètre laser Malvern Insitec (trait continu : poudre vierge ; -○- : poudre recyclée une fois ; -□- poudre recyclée deux fois ; -◊- poudre recyclée trois fois).
[EXEMPLES]
EXEMPLE 1
On a fabriqué une composition pulvérulente pigmentée à base de polyamide selon le procédé suivant.
Tout d’abord, on a synthétisé un polyamide 11 de faible viscosité, appelé dans ce qui suit « prépolymère », à partir de 1,2kg d’acide amino-11-undécanoïque en présence de 0,5kg d’eau, de 5 g d’acide hypophosphoreux et de 9.8g d’acide phosphorique. Le mélange est chauffé jusqu’à une température de 190°C en 2h sous agitation dès que la température atteint 160 °C ou la pression excède 8.5 bars. Lors de la synthèse, l’eau initialement chargée avec d’acide amino-11-undécanoïque est éliminée par évaporation à pression constante (P=10 bars). Après avoir soutiré une quantité d’eau de 430 g, le prépolymère fondu est extrudé au moyen d’une extrudeuse bi-vis. Le mélange est ensuite refroidi à l'aide de deux rouleaux en acier avec circulation d'eau froide pour être solidifié, refroidi et concassé en écailles.
Le prépolymère ainsi obtenu est mélangé dans un récipient adapté avec une formulation d’additifs et un pigment blanc à base de dioxyde de titane dans les proportions indiquées dans le tableau 1 ci-dessous.
Ce mélange est introduit dans une extrudeuse bi-vis pour être fondu et mélangé intimement puis extrudé. Le mélange est ensuite refroidi à l'aide de deux rouleaux en acier avec circulation d'eau froide pour être solidifié et refroidi puis concassé en écailles.
Le prépolymère pigmenté et additivé récupéré sous forme d’écailles est ensuite broyé dans un broyeur à marteaux muni d’un sélecteur interne jusqu’à obtenir une poudre ayant un diamètre médian en volume Dv50, tel que mesuré selon la norme ISO 9276 - parties 1 à 6, de 35µm.
La poudre broyée est ensuite soumise à une polycondensation en phase solide dans un sécheur à 140-152°C sous vide afin d’augmenter la viscosité du polyamide jusqu’à 0,93 (g/100g)- 1.
Composition Exemple 1 Exemple 2 Exemple 3 Exemple 4
Polyamide 11 88,9 88,9 87,4 87,4
Acide hypophosphoreux 0,3 0,3 0,7 0,7
Acide phosphorique 0,7 0,7 - -
Formulation d’additifs 1,2 1,2 1,3 1,3
Pigment bleu - - 1,0 1,0
Pigment noir - - 0,1 0,1
Pigment blanc 8,9 8,9 9,6 9,6
Total 100,0 100,0 100,0 100,0
Composition des compositions pulvérulentes pigmentées
EXEMPLE 2 (Exemple de comparaison à l’EXEMPLE 1)
A titre de comparaison, on a fabriqué une composition pulvérulente pigmentée à base de polyamide selon le procédé suivant.
Le prépolymère obtenu selon le procédé indiqué à l’exemple 1 sous forme d’écailles est broyé dans un broyeur à marteaux muni d’un sélecteur interne jusqu’à obtenir une poudre ayant un diamètre médian en volume Dv50, tel que mesuré selon la norme ISO 9276 - parties 1 à 6, de 35µm.
Le prépolymère broyé est ensuite soumis à une polycondensation en phase solide à 140-152°C sous vide afin d’augmenter la viscosité du polyamide jusqu’à 0,93 (g/100g)- 1.
Enfin, on mélange le polyamide 11 pulvérulent dans un mélangeur rapide du type Henschel pendant 120 secondes à 1800 tour/minute, à température ambiante (entre 15 et 50°C) avec la formulation d’additifs et un pigment blanc à base de dioxyde de titane dans les proportions indiquées dans le tableau 1 ci-dessus.
EXEMPLE 3
On a fabriqué une composition pulvérulente pigmentée à base de polyamide selon le procédé suivant.
Tout d’abord, on a synthétisé un polyamide 11 de faible viscosité, appelé dans ce qui suit « prépolymère », à partir de 1,2kg d’acide amino-11-undécanoïque en présence de 0,5kg d’eau et 9,5g d’acide hypophosphoreux. Le mélange est chauffé jusqu’à une température de 190°C en 2h sous agitation dès que la température atteint 160 °C ou la pression excède 8.5 bars. Lors de la synthèse, l’eau initialement chargée avec d’acide amino-11-undécanoïque est éliminée par évaporation à pression constante (P=10 bars). Après une avoir soutiré une quantité d’eau de 430 g, le prépolymère fondu est extrudé au moyen d’une extrudeuse bi-vis. Le mélange est ensuite refroidi à l'aide de deux rouleaux en acier avec circulation d'eau froide pour être solidifié, refroidi et concassé en écailles.
Le prépolymère ainsi obtenu est mélangé dans un récipient adapté avec une formulation d’additifs un pigment blanc à base de dioxyde de titane, un pigment bleu à base de sel de cobalt et un pigment noir du type noir de carbone dans les proportions indiquées dans le tableau 1 ci-dessus.
Ce mélange est introduit dans une extrudeuse bi-vis pour être fondu et mélangé intimement puis extrudé. Le mélange est ensuite refroidi à l'aide de deux rouleaux en acier avec circulation d'eau froide pour être solidifié et refroidi puis concassé en écailles.
Le prépolymère pigmenté et additivé récupéré sous forme d’écailles est ensuite broyé dans un broyeur à marteaux muni d’un sélecteur interne jusqu’à obtenir une poudre ayant un diamètre médian en volume Dv50, tel que mesuré selon la norme ISO 9276 - parties 1 à 6, de 35µm.
La poudre broyée est ensuite soumise à une polycondensation en phase solide dans un sécheur à 140-152°C sous vide afin d’augmenter la viscosité du polyamide jusqu’à 0,93 (g/100g)- 1.
EXEMPLE 4 (Exemple de comparaison à l’EXEMPLE 3)
A titre de comparaison, on a fabriqué une composition pulvérulente pigmentée à base de polyamide selon le procédé suivant.
Le prépolymère obtenu selon le procédé indiqué à l’exemple 1 sous forme d’écailles est broyé dans un broyeur à marteaux muni d’un sélecteur interne jusqu’à obtenir une poudre ayant un diamètre médian en volume Dv50, tel que mesuré selon la norme ISO 9276 - parties 1 à 6, de 35µm.
Le prépolymère broyé est ensuite soumis à une polycondensation en phase solide à 140-152°C sous vide afin d’augmenter la viscosité du polyamide jusqu’à 0,93 (g/100g)- 1.
Enfin, on mélange le polyamide 11 pulvérulent dans un mélangeur rapide du type Henschel pendant 120 secondes à 1800 tour/minute, à température ambiante (entre 15 et 50°C) avec une formulation d’additifs, un pigment blanc à base de dioxyde de titane, un pigment bleu à base de sel de cobalt et un pigment noir du type noir de carbone dans les proportions indiquées dans le tableau 1 ci-dessus.
Production des revêtements
Afin de comparer les propriétés applicatives des compositions pulvérulentes pigmentées au fur et à mesure des recyclages, la poudre vierge préparée dans les exemples précédents a été utilisée pour fabriquer un premier film (film vierge), puis la poudre excédentaire a été récupérée trois fois successivement pour fabriquer des films de recyclage, selon le mode opératoire détaillé dans la Fig. 1.
Tout d’abord, les poudres vierges et recyclées ont été caractérisées par mesure de la granulométrie en volume (voir Fig. 2 à 5) et du Dv10, Dv50 et Dv90, tel que mesuré selon la norme ISO 9276 - parties 1 à 6, au moyen d’un granulomètre laser (Malvern Système Insitec) et du logiciel associé (RT sizer). Les distributions granulomériques obtenues pour les poudres sont illustrées dans les Fig. 2 à Fig. 5. Les valeurs du Dv10, Dv50 et Dv90 relevées sur ces courbes sont rassemblés dans le tableau 2 ci-dessous.
A partir de ces résultats, on observe une évolution modérée de la granulométrie des poudres au fur et à mesure de leur recyclage. En effet, l’extraction d’air dans la cabine de pulvérisation entraine une partie des particules fines de la poudre. On note en outre que le Dv90 de la poudre de l’exemple 2 augmente nettement plus que celui de la poudre de l’exemple 1 et que le Dv90 de la poudre de l’exemple 4 augmente nettement plus que celui de la poudre de l’exemple 3.
Les courbes granulométriques (Fig. 2 à Fig. 5) mettent par ailleurs en évidence que les diamètres maximums des poudres des exemples 1 et 3 restent essentiellement stables aux alentours des 200µm alors qu’ils augmentent pour les poudres des exemples 2 et 4 à plus de 300 µm au troisième recyclage, indicatif d’une agglomération des particules. Or du fait de leur poids, les particules de taille élevée ont davantage tendance à se décrocher du support métallique avant le passage au four, ce qui rend l’application des poudres des exemple 2 et 4 plus difficile. Par ailleurs, la coalescence de ces particules est plus longue et affecte donc la formation de film.
Exemple Poudre vierge Poudre recyclée 1
Dv10 [µm] Dv50 [µm] Dv90 [µm] Dv10 [µm] Dv50 [µm] Dv90 [µm]
1 13,9 33,6 60,7 25,6 45,2 71,9
2 10,4 33,0 66,8 12,8 37,3 73,0
3 13,5 34,0 61,1 20,2 40,6 68,9
4 10,0 32,2 61,6 13.8 38,4 68,9
Exemple Poudre recyclée 2 Poudre recyclée 3
Dv10 [µm] Dv50 [µm] Dv90 [µm] Dv10 [µm] Dv50 [µm] Dv90 [µm]
1 31,3 50,1 76,9 37,1 55,9 84,1
2 37,1 55,9 84,1 15,0 54,6 135,0
3 25,8 46,0 75,7 30,9 51.7 85,3
4 18,0 43,9 77,8 17,8 53,9 107,3
Evolution de la granulométrie de la composition pulvérulente
Les films ont été fabriqués par application de la poudre au moyen d’un pistolet électrostatique (Corona positif, +35 to + 45 kV, 10 to 30 µA) sur des plaques métalliques en acier de 3 mm d’épaisseur traitées par un traitement anti-adhérent (revêtement de type silicone), facilitant le décollement ultérieur des films de revêtement. Les plaques métalliques ainsi revêtues de poudre ont ensuite été traitées thermiquement (four à 220°C pendant 10 minutes), afin de fondre la poudre et obtenir un film. Les films sont ensuite décollés des substrats pour être caractérisés en termes d’aspect et de propriétés mécaniques.
Les films ont été caractérisé la couleur des films sur un spectrophotomètre Insitec de Malvern au moyen de leurs coordonnées L*, a*, b* et la différence de teinte dE*, selon la norme ISO 18314. Par ailleurs, leur brillant à 60° a été déterminé à l’aide d’un brillancemètre Byk micro-Tri-Gloss selon la norme ISO 2813. Enfin, on a inspecté l’aspect des films de manière visuelle, pour les classer comme suit : (+) = aspect homogène et brillant ; (-) = aspect hétérogène et satiné, quelques cratères ; (--) = aspect hétérogène et satiné, nombreux cratères.
Les résultats de ces mesures et évaluations sont rassemblés dans le tableau 3 ci-dessous.
On constate qu’avant même tout recyclage, l’aspect du film issu de la poudre de l’exemple 1 est beaucoup plus homogène et brillant que celui de l’exemple 2. Il en est de même pour le du film issu de la poudre de l’exemple 3 qui est aussi beaucoup plus homogène et brillant que celui de l’exemple 3. Après recyclage, les films obtenus à partir de la poudre de l’exemple 1 et ceux obtenus à partir de la poudre de l’exemple 3 présentent des brillant élevés et quasiment inchangés quel que soit le nombre de recyclages. En contraste, les films obtenus à partir de la poudre issue de l’exemple 2 et les films obtenus à partir de la poudre issue de l’exemple 4 voient leur brillant diminuer au fur et à mesure des recyclages, ce qui traduit une rugosité de surface plus élevée et une moins bonne formation de film. Cette observation peut être reliée à la présence de particules de taille élevée, dont la coalescence serait moins parfaite. On observe par ailleurs une évolution du nombre de cratères au fur et à mesure des recyclages pour les poudres des exemples 2 et 4, contrairement aux poudres des exemples 1 et 3.
Les films ont été fabriqués par application de la poudre au moyen d’un pistolet électrostatique (Corona positif, +35 to + 45 kV, 10 to 30 µA) sur des plaques métalliques en acier de 3 mm d’épaisseur traitées par un traitement anti-adhérent (revêtement de type silicone), facilitant le décollement ultérieur des films de revêtement. Les plaques métalliques ainsi revêtues de poudre ont ensuite été traitées thermiquement (four à 220°C pendant 10 minutes), afin de fondre la poudre et obtenir un film. Les films sont ensuite décollés des substrats pour être caractérisés en termes d’aspect et de propriétés mécaniques.
Les résultats de ces mesures et évaluations sont rassemblés dans le tableau 3 ci-dessous.
Par ailleurs, on note qu’au fur et à mesure des recyclages, la variation de teinte dE* est plus élevée pour les films obtenus avec la poudre de l’exemple 2 et 4 comparés respectivement à ceux obtenus avec les poudre des exemples 1 et 3. Cette observation est considérée traduire une meilleure rétention de teinte des poudres des exemples 1 et 3, dans lesquelles les pigments sont encapsulés.
Enfin, on a évalué les propriétés mécaniques des films obtenus au moyen de l’allongement à la rupture, à l’aide d’un dynamomètre Zwick BZ1 de Instron selon la norme ISO 527-3.
Afin de faciliter la comparaison des résultats, on a calculé l’allongement à la rupture relatif Arelrésultant du rapport de l’allongement à la rupture du revêtement évalué Atestà celui du revêtement obtenu à partir de la poudre de l’exemple 1 Aréf :
Les résultats de ces mesures sont rassemblés dans le tableau 4 suivant.
On constate que les films obtenus avec la poudre des exemples 1 et 3 ont des allongements à la rupture plus élevés et plus stables au fur et à mesure des recyclages comparés à ceux issus des poudres des exemples 2 et 4. L’écart de l’allongement à la rupture initial entre les deux types de films se creuse donc avec le nombre de recyclages. Un meilleur allongement à la rupture est considéré traduire une meilleure dispersion des additifs et pigments dans la poudre. Les poudres des exemples 1 et 3 permettent donc d’obtenir des films plus homogènes et plus flexibles.
Exemple Film poudre vierge
 Film poudre 1errecyclage
Couleur Brillant à 60° Aspect
 Couleur Brillant à 60°
 Aspect
L* a* b* dE* L* a* b* dE*
Exemple 1 96,0
  • 0,8
1,2 -- 70 + 95,8
  • 0,8
 1,0 0,3 77
 + Exemple 2 92,4 -1,1 1,9 -- 44 - 90,5 -1,1 1,0 2,1 45 - Exemple 3 64,0
  • -2,1
 -2,5 -- 84 + 64,0
  • -2,1
 -2,5 0,1 84 + Exemple 4 58,5 -2,3 -3,6 -- 48 - 56,1 -2,3 -3,6 2,4 37 - Exemple Film poudre 2ndrecyclage
 Film poudre 3èmerecyclage
 Couleur Brillant à 60° Aspect
 Couleur Brillant à 60°
 Aspect
 L* a* b* dE* L* a* b* dE* Exemple 1 95,8
  • 0,8
 1,1 0,2 75 + 95,5
  • 0,8
 0,7 0,7 77
 + Exemple 2 89,1 -1,1 1,0 3,5 28 -- 88,1 -1,0 0,9 4,4 20 -- Exemple 3 64,0
  • -2,1
 -2,6 0,1 82 + 64,0
  • -2,1
 -2,5 0,1 86 + Exemple 4 56,9 -2,3 -3,8 1,5 32 - 27,1 -2,4 -4,0 1,4 24 - Aspect des films obtenus en termes de couleur, brillant et aspect visuel
Exemple Film poudre vierge film poudre 1errecyclage Film poudre 2ndrecyclage film poudre 3èmerecyclage
Arel* (%) Arel* (%) Arel* (%) Arel* (%)
Exemple 1 10,0 9,8 9,4 8,9
Exemple 2 7,7 7,2 6,8 5,3
Exemple 3 10,0 9,3 9,7 8,9
Exemple 4 0,7 0,6 0,4 0,3
Allongement à la rupture des films obtenus
Les tests réalisés mettent clairement en évidence que le recyclage d’une poudre dans laquelle les pigments sont encapsulés dans le polyamide, est possible. En effet, cette poudre même recyclée permet l’obtention de films dont les propriétés optiques et mécaniques varient peu, contrairement à une poudre dans laquelle les pigments et additifs sont simplement mélangés à sec.
WO 2012/034507 A1
US 5,932,687
US 3,476,711

Claims (15)

  1. Composition pulvérulente pigmentée à base de polyamide pour le revêtement de substrats, comprenant :
    1. 40 à 99% en poids d’au moins un polyamide ;
    2. 1 à 30% en poids d’au moins un pigment ; et
    3. 0 à 30% en poids d’au moins un additif,
    dans laquelle le polyamide présente une viscosité inhérente, telle que mesurée à l’aide d’un tube Ubbelohde à 20°C sur une solution à 0.5% en poids dans le m-crésol selon la norme ISO 307 sauf que la température de mesure est de 20°C au lieu de 25°C, supérieure à 0,7 (g/100g)-1, et
    dans laquelle la composition a un diamètre médian en volume Dv50, tel que mesuré selon la norme ISO 9276 - parties 1 à 6, de 30 à 200 µm, de préférence 30 à 50 µm.
  2. Composition selon la revendication 1, dans laquelle le polyamide est choisi parmi le PA 9, PA 10, PA 11, PA 12, PA 610, PA 612, PA 614, PA 618, PA 1010 et PA 1012.
  3. Composition selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le polyamide est un polyamide 11.
  4. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le pigment est choisi parmi le dioxyde de titane, le noir de carbone, l'oxyde de cobalt, le titanate de nickel, le bisulfure de molybdène, les paillettes d'aluminium, les oxydes de fer, l'oxyde de zinc, le phosphate de zinc, et les pigments organiques, tels que les dérivés de phtalocyanine et d'anthraquinone.
  5. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant 50 à 95% en poids d’au moins un polyamide.
  6. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant 1 à 30% en poids d’au moins un additif choisi parmi des agents anti-cratères, des agents d’étalement, des réducteurs, des antioxydants des charges de renforcement, des stabilisants UV, des agents de fluidisation et des inhibiteurs de corrosion.
  7. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle le polyamide a une viscosité inhérente, telle que mesurée à l’aide d’un tube Ubbelohde à 20°C sur une solution à 0.5% en poids dans le m-crésol selon la norme ISO 307 sauf que la température de mesure est de 20°C au lieu de 25°C, inférieure à 1,0 (g/100g)- 1.
  8. Procédé de fabrication d’une composition pulvérulente pigmentée selon l’une des revendications 1 à 7, comprenant les étapes de:
    1. mélange d’un ou plusieurs pigment(s) et additifs éventuels avec un polyamide à l’état fondu, le polyamide présentant une viscosité inhérente inférieure à 0,6 (g/100 g)-1;
    2. extrusion du mélange obtenu à l’étape (i) en un extrudat ;
    3. broyage de l’extrudat obtenu à l’étape (ii) en une composition pulvérulente; et
    4. polycondensation en phase solide de le la composition pulvérulente obtenue à l’étape (iii) jusqu’à ce que le polyamide dans la composition présente une viscosité inhérente supérieure à 0.8 (g/100 g)-1.
  9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le polyamide mis en œuvre à l’étape (i) présente une viscosité inhérente inférieure à 0,4 (g/100 g)- 1.
  10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, dans lequel l’étape (ii) est réalisée dans une extrudeuse mono-vis ou une extrudeuse bi-vis.
  11. Procédé selon l’une quelconque des revendication 8 à 10, dans lequel l’étape (Iv) est réalisée dans un sécheur.
  12. Utilisation de la composition pulvérulente pigmentée selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 pour le revêtement d’un substrat, notamment d’un substrat métallique.
  13. Utilisation selon la revendication 12, caractérisée en ce que le revêtement est réalisé par projection électrostatique ou poudrage à chaud.
  14. Objet comprenant un substrat métallique revêtu d’un revêtement obtenu avec la composition pulvérulente pigmentée selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.
  15. Objet selon la revendication 14, caractérisé en ce qu’il s’agit d’une tuyauterie, d'un accessoire, d’une pompe, ou d’une valve, d‘un d'arbre cannelé, d’un rail de porte coulissante ou de ressorts, ou encore d’un panier de lave- vaisselle ou de ressort.
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