Brevet FR2075874A1 — publié le 19711015

La présente invention concerne un dispositif et un procédé pour empêcher un changement de teinte du dioxyde de titane pendant le mélange, le broyage ou le malaxage de dioxyde de titane avec d'autres substances telles aue des liquides ou des particu-5 les anhydres comme des particules de matière plastique avec lesquelles il est souvent mélangé en vue de pigmenter les articules de matière plastique ou de mettre en suspension le dioxyde de -titane dans le liquide» L'invention a trait notamment au mélange de dioxyde de ti-10 tane avec diverses substances à pi menter dans un mélangeur ayant ses éléments de surface .revêtus d'une manière uniforme avec des matières de surface r'sistant à l'abrasion, ayant une dureté Kohs dépassant environ 8, en particulier des carbures inorganiques durs. 15 Comme on lra déjà décrit, lorsque le dioxyde de titane est mélangé dans des mélangeurs classiques ayant des surfaces mé-tallinues, habituellement en tout métal ferreux, notamment en nickel ou en acier inoxydable, le dioxyde de titane traité comme t.st mélange, malaxage ou broyage par contact abrasif avec de 20 telles surfaces, devient -ris, légèrement décoloré à partir du blanc brillant propre au dioxyde de titane. Dans 3 ?s applications de 'niements clairs constitués de dioxyde de titane à des particu3.es de matière Plastique anhydre, haMtuvilement utilisées à de1? fins de moulage, la produit est 25 mélangé en contact d'abrasion avec les surfaces du mélangeur y compris avec un broyage et un malaxage avec ou sans pression sensible de sorte au'il existe un contact d'abrasion sensible entre les surfaces métalliques du dispositif de mélange habituellement eri métal ferreux et la composition contenant du dioxyde de ti-30 tane, ce oui a pour effet un détachement p-!r frottement d'une certaine "uantité de métal, ce mi provoque un ternissement sensible du dioxyde de titane bla^c brillant ou de ses autres nuances claires à coloration pastel choisies soigneusement. On a trouvé nue la coloration est conférée n-r le contact 35 d'abrasion de lr composition de dioxyde de titane avec les surfaces du dispositif ie mélange ou de broyage. Le constituant mé-t^lliaue de tels dispositifs est habituellement du fer ou un allirTe typique ou un métal de revêtement d'où des lames de mébad original 70 30635 .2075874 lange ou des cuves de malaxage sont normalement formées comme en chrome, en nickel, en zinc et analogue. Dans un cas tynique, on a trouvé que l^s dispositifs de mélange à vitesse élevée, comme un mélangeur « lames tournant rapidement, confèrent un ter-5 nissement nu pigment à partir de ce contact d'abrasion. Conformément à l'invention, on a trouvé que le ternisse-ment'gris normal des compositions de pigment de dioxyde de titane et des produits qui sont légèrement pigmentés avec le dioxyde de titane au cours de leur traitement-pour mélanger le pig-10 ment constitué de dioxyde de titane suivant une dispersion homogène à'travers le corps à pigmenter,- est empêché par le traitement dans un mélangeur à surface dure. Dans une opération typique conforme à l'invention, on peut mélanger en vue d'une pigmentation blanche ou claire avec du dio-15 . xvde de titane diverses matières plastiques solides comme des particules de polystyrène en perles cristal, du polystyrène poly-mérisé greffé avec des particules de caoutchouc naturel ou synthétique et d'autres particules telles que du chlorure de polyvi-nyle, de l'acétate de polyvinyle et de l'acétate de chlorure de 20 polyvinyle mélangé, du polyvinyl-acétal, de l'ester de cellulose et d'autres, des polyesters d'acide phtalique et d'acide téré-phtalique avec des glycols et des glycérols, des polyacryloni-triles, des polyamides et analogues, d'une façon typique des matières plastiquons solides utilisées dans les compositions de mou-25 lage ou de revêtement, quelquefois modifiées les unes avec les autres sous la forme de mélanges, et leurs ccoolymères comme cela est connu dans la technique. Ces particules de matière plastique neuvent être pigmentées avec du dioxyde' de titane ou pigmentées avec du dioxyde de titane clair mod.ifié avec des couleurs pastel 30 claires, c'est-à-dire un mélange de dioxyde de titane avec des pigments de modification dans lesquels le dioxyde de titane est le pigment prédominant. Une telle composition de revêtement ou de moulage anhydre est normalement mélangée, broyée ou malaxée souvent sous une haute pression ou à une vitesse- élevée, dans 35 des dispositifs de mélange ou de malaxage fonctionnant avec un contact d'abrasion grand ou important desaurfaces de travail du mélangeur avec la composition à traiter et/ou malaxée d'une manière qui confère par l'abrasion un ternissement gris du dioxyde P&n ORIGINAL '' 70 30635 3 2075874 de titane. Suivant l'invention, le torr>isrî°!rent ^ris h 1 1 ou •'"^lïpéird^^ o 1. —d~^us« "-m «:•»•> r* «?*: *hv^îtup« *1 *■* r^hn— YV-Tn F~t~r?:'l~b ^ 1 ' n bT^P ^ 1 O P f"M "5 •"> ~| o ^p-^rnri ^ o r^s^f-î 4*fjq "HI'^HUPS ïïlQUloef? de 7 V07*9 0S "^OTTTISS rfl''orn4"fTTÎnU(?S OO ^P ^^nnv T'^o— "tn.nn*ul..°5 "^PF * ^p^n^or^ux ou "■ (VTi^s, ^'""h oA por"!*' e ç?"b-#'nu ^p^os^g ?ur o© & 1- otivç e ^ ^ "' s^ ' nu—^ rti;r up de*^ t*— "fc70S ^ 1 r- rr\ ri™ ^ o ^P1 *"ÏTlfCf5 OU "P"b î d" r~[f3")_PV* "^011T* ^rj 0Î\— ^eui; er co'nt^ct d'abr^^ion ?.vn^ ln ronvpo f. î *fc 1 on r>o-n"her°Ti*t du dî.o— vt,T^ f> •" o 1;7*fcpn0 '* rr,ol.07?ri*PT?» T1 re '-• s o rt, nrp 1 1 op sn?.*h lié 9 up.p co^Tue +.héo— rip, nue I0 dîoryde ^0 titane n.u du. *nél^.n^e ^ans ut clis^o— M +if d0 ^plnnw cI^ff■'.ou© des ?u..T*p°n^9î w0.1Xinu©s cornnie rïoc« lpri©Sj d^F br°?* d 1 O.mjpcf # T*0"ni?oT,rP0 17^0 C03?~*~° "* PQ r!novl"h^*tî'' ^ irjo-f-p"] ^r-TTjm» rhl -ppT» p-£ r? * ■ r|i pVp| d»'*f*pplopg -r\#-v*r» •f'rfj'i-f pmpy^f on r>"nr>^ rJ"»T ral p."H c'*r) d ' ffcbT'n £}"} ? CO^HP "[ o -r*o"r>r^0 do -7 ^7*0 O1*'"] , ' *î X est "/lan^é avec le dioryde de titane, a r~: effet --5e rcircicse-ment ou de ternissement sur celui-ci. L'ut:^5sation de teller matières dur p.- résistant à l'abrasion empêche le détachement par frottement abrasif de la nurr+arce surerficiel le du .rélangeur Ti'i comporte ces •n^ti^re®' a+- -t raisori ''e cette r sistaroe éle— v?e '^^TP^ion, i . "1-î nr^d0 "!p *fci"bnne r,^lsr.P*- ut ^.pl dl ■•"poifif n -«-. 7 •-« ç~C± ~f? T*Ol * "V&vn PP"h 7^00*^^ "^P 9 r» î r*r*+„_r3 T*rv — '.7 ! -î 1 ">ov«yp «-jo ppn"| P1l"^ nvinV/a "ri'y,*î T i vi + -î o 1 d on•çrnyrf- r\ Q -""Y^C! »~» • T t*\ '> *v**i .ôl 7 Y* ^ P-"^ 0 + 01+ y, o -«l'or» nv-(- v^*î ,t> ] T "»*» fi o '■■:orr i 1 1 ^'■■•••ppp ] n r^-î-tp p-p o^UTTTP dp | f n '^vptI*? op, 0T1 *7 7^P—• r*'»/->pv4-/ *ï'- '"pr^ '.-. r~''7 •' -vn «pny» dTl r> r\r^r" r-yp p d "^7rP0 PTCdPT— 'î r»"n'"•pVjo"' r> n r--. ■p-.'-pn.-N y*r- ~ piTT7"P7 J* p"^* 1 njYip ^0^ m ^ 7_ ° "9 fTP 01° acier p r-sQ^+.-.p - d*? ^npd , V^T0 ^ ^ --.on a. ^ r\o v»4^ ■v» pi';- -Por;^ ^pn':" 7 fî oonrqr^p» L" 1 QC?i- VU.P T'Ur^ du r"''].°T;,"fîUT,i L- -^■î ST. p ric-f- ; i v r; "">1 ^ ^ V^"1 pv. ->p 7 ^ ' P • '- '1 " n^e. I ^ ^7 m ' ' -*^ rty."t~p *1 ^ o-f-o î 7 '■* "V"~vrid 7 d P ' o ~ ■nropirpYl+ ^e V> ,-, 4- -î +^0" -7- n 11 Pp nn"-! 0 o d-° p ç-**-. Tr»T»p«*i1|T:- rvp" 'y"'p. +; rs 11 es nu1 elles - ^ BAD ORIGINAL ^ 70 30635 4 2075874 apparaissent lorcmi 'el]es sort ^osées pur 1° surfp.ee de la cuve de relance ou sur la lame mélange. Le né] anreur comprend un r'inerroir on cuve 10 ayant 7m ferd 12 s'J^ort.é sur 'me partie de base' 14- au—dessus de la-nue 3 3e f**it rail] ie ur moyeu de commande 16 ayant son. extrémité intérieure 18 ne nro"» or créant h travers le fond 12. Son extrémité extérieure 20 srpr>orte un? ■non"1 i.e de commande 22 coopérant avec la poulie de commande 24 d'an moteur de commande 26 nui confère une comrande de rotation à la pou" ie 22 au rooyfir 1«une courroie de ccronande 2^. l'extrémité supérieure du réservoir 10 peut être entourée d'un couvercle permanent 28 ayant des ouvertures 30 couvertes par des plaques amovibles 32 'fixées par des verrous ou clinuets 34 à action rapide. La roue de mélange 36 représentée à la fig. 2 se compose de quatre 1-mes 38 supportées b partir d'une couronne de roue 4-0 fixée par un écrou 42 à l'extrémité intérieure du moyeu 18. Le melansreur Frodex-Henschel décrit ici fonctionne à des vitesses variables de 400 à 38-50 tours par minute et à une vitesse d'extrémité de 254 cm à 1270 cm par seconde avec mie g^mme de réglage allant iusau'à 3810 cm par seconde. Aux vitesses très lentes, un ternirsement pris très faible est conféré au mélrnsre sauf sur de longues périodes de temps. Aux vitesses élevées habituellement utilisées, le t^rni-seme-'t .erris sensible des pigments de dioxyde de- titane-mélangés dans ce type de mélangeur apparaît. Conformément à la réalisation de 1'invention, les surfaces de contact avec le dioxyde de titane comme la surface intérieure de 1° cuve 10 sont recouvertes par des carreaux 11 en carbure de tungstène. Cer. carreaux sont également cimentés sur les lames à roues 38 ce mélange. D'autres parties de contact, y compris le moyeu 18, sont également chacune revêtues avec les petits carreaux en carbure de tungstène déposés ou cimentes. Ainsi tonte la lame exposée et les- surfaces de la cuve sont recouvertes avec des carreaux en carbure de tungstène. Ces carreaux sont représentés n In fig. 3. Les carreaux de la fig. 3 sont de petits carrés 44 déposés comme snu? la forme de mosaïaue tv-piaue de carreaux rectangulaires et la fife. 3 montre un détail agrandi de l'une quelconque des surfaces 10 ou 38 mentionnées ci-dessus. bad original 70 30635 5 2075874 JrV ■ Les carreaux abrasifs durs formant la surface protègent le dioxyde de titane contre l'inclusion des substances abrnsées formant normalement la surface d'un tel mélangeur comme représenté aux fig. 1 e+ 2. Ce tvre e mélangeur est un exemple ty-5 pique d'autres mélangeurs nui courraient être utilisés nour le mélange abrasif de dioxyde de titane et contient des substances avec lesquelles il est habituellement mélangé pour leur pimen-tation. Cependant, d'autres dispositifs de mélange utiles pour un tel malaxage de dioxyde de titane peuvent être revêtus de la 10 même façon avec un abrasif dur comme des carreaux de carbure de tungstène, des plaques ou analogues afin de protéger le dioxyde de titane d'une décoloration au cours du contact abrasif avec de telles surfaces. L'invention est illustrée aux exemples non limitatifs sui- 15 vants. Exemple 1 Le mélangeur représenté au dessin est totalement revêtu sur toutes les surfaces avec des carreaux cimentés pour former une exposition continue de la surface en carbure de tu* -ntr-re 20 pour le mélange avec une composition de dioxyde de titane. On effectue une série d'essais dans lesquels 2,265 kg de parles polystyrène blanc-eau a^*a "t une dimension passant au tamis 'une ouverture d.e mailles de 0,250 mm, sont mélangés avec une mpntité de Pigment telle que environ 2 £ en poids de dioxyde 25 de titane dans le mélangeur à "rande intensité représenté au dessin. Tour ces essais, le mélangeur fonctionne à 3800 tours par minute,ce nui fournit une vitesse d'extrémité de 1778 cm par seconde pendant une période arbitraire de trois minutes. Le degré -"e ternissement rrris est mesuré au moyep d'une échelle 30 arbitraire allant de 0 à 10, la valeur 0 représentant le blanc, la valeur 5 étant un mélange témoin appliqué lors d'un essai normal de 3 minutes utilisant le mélangeur' typique Hens-chel dort les surfaces ne sont rr-s revêtues d'abrasif et la valeur 10 étant li couleur grise extrême conférée en faisant 35 fonctionner 1^ commande -rendant 17 minutes dans le r^ême mélangeur ron revêtu. Ls température est. rorrlée lorr-- du mélange de sorte nue la composition dans le -éLarigeur n'a pas une température supérieure à 43,3°C. La décoloration grise dans divers bad original * 70 30635 c 2075874 essais est analysée en lavant le mélange avec de l'acide chlo-rhydrique 6N pour extraire le fris et l'extrait analysé contient de netites quantités de nickel bien ou'il soit constitué principalement de fer, habituellement sous la- forme de métal 11-5 bre, bien que cependant une partie du métal soit présente sous là forme de dioxyde comprenant la surface du mélangeur original. Le tableau suivant- illustre les résultats des essais en mentionnant et en énumérant les résultats en degré de ternisse- mént au moyen de l'échelle mentionnée ci-dessus, les essais 1 10 et 2 sont réalisés dans le mélangeur témoin et les essais 3 et 4 ians le mélangeur revêtu de carbure de tungstène. .TABLEAU I- : . Essai Durée t/mn - dioxyde de titane degré de - cristallin en g ternis s ement 15 1 3 ~mn 3800 45,5 5 2 17 mn 3800 45,5 10 3 " 3 ran 3800 45,5 0 : 4 17 mn 3800 ■ 45,5 0,1 Il est évident qu'en faisant varier la durée du mélange, 20 le de "■ré de ternissement varie avec la durée du mélange dans chaque cas et reflète la plus grande quantité de fer abrasé depuis la surface du mélangeur non revêtu. Exemple 2 Les avantages de la cuve en carbure dur de l'invention 25 sont également illustrés en comparant la teneur en fer analysée du dioxyde de titane mélangé dans un mélangeur Prodex-Henschel du commerce comme représenté au dessin mais dont les surfaces ne sont p-^s revêtues avec le carbure de tungstène avec la teneur en fer du dioxyde de titane mélangé dans le mélangeur revêtu de car 30 bure de tungstène de l'invention. Tableau 2 -voir page 8 - Comme on l'a décrit, on trouve nue l'effet de non ternissement des pigments de dioxyde de titane conféré pendant son traitement ou mélange intensif avec les supnorts de dioxyde de 35 ~itane à mélanger avec lui est essentiellement amélioré en effec tnant le mélange dans un mélangeur revêtu d'abrasif dur de sorte que les substances superficielles du mélangeur résistent à l'éli minâtion nendant le mélange abrasif. Le mélange du dioxyde de bad original 70 30635 7 2075874 titane -*^ut ?tr» utilisé av°c d 'antres ;-*ubc+pnees solides ou lieu id en soif, pour- ::o">"~ier une composition de moulage ou une composition de revêtement ^inr-ontée avec du ^ ioriycie de titane. Le traitement neut ê+re arnliqué aux co!r"io~ition? "i^ment^es au di.ox7"de --e t-> t"r> L'invention peut êxre utilisée ^al^rré des variation? sensibles dans le tyne de s:'-' ardeur et l'intensité ou l'effet abrasif conféré au nélanfeur. Ainsi, elle est utile lorsque 1« vitesse de mélange est très élevée ou relativement faible pour uti. liser dos dispositifs de ra-'lanfce à déplacement l^nt où des pressions sensibles sont pml inuées ou le mélange est iqué pendant ur. L'invention n'-^st p-,s limitée h la "'orme de réalisation re«r. BAD original r 70 30635 8 2075874 10 15 20 TABLEAU II Teneur en fer en fonction de 1*> durée de mélange. L'échantillon contient 2 % de dioxvde de titrre. Durée de Hep-ré de ter-rnélan^e nir-sement pél?np*eur du revêtu de commerce carbure de tungstène 30 secondes 3 minutes r D minutes 10 minutes 17 minutes 1 5 7 8 10 0,1* 0,1 0,1 0,1 0,1 ter ierriaue parties p- ?er total ^arties par million nél'-nn 2,4 2,6 4,2 SO 7,6 2,7 6,3 7,7 14,5 52,3 0,1* 0,1 0,1 0,1 0,1 * La auantitc de fer ainsi oue le changement de couleur sont à la limite ou près de la limite de la précision de l'analyse. Pratiauement, il nry a pas ne changement de couleur et pas de fer. bad original 70 30635 9 2075874 RBVEITPT OPTIONS 1 - Dispositif de mélange pour du dioxyde --e titane, carac térise en ce qu'il comprend une cuve de mélange destinée à conte-tir le dioxyde de titane et les autres cor "tituants avec les- 5 nuels il doit être mélangé et au moins un élément de mélange mobile, cette cuve et cet élément de mélange étant r-vêtus d'une composition à surface dure a,rant une dureté d'environ 8 Kohs. 2 - Dir^-ositif e relance suivant 1- revendication 1 , caractérisé en ce nue 1~- substance de revêtement superficiel est 10 choisie s partir du groupe comprenant le carbure de tungstène, le carbure de molybdène, le carbure de silicium et le corindon. 7 - Procédé de mélange de dioxyde de titane avec des cons-tituant0- de mélange pour leur Pigmentation avec du dio-yde de ti tane, caractérisé en ce tu'il consiste à mélanger du dioxyde de 15 titane et les constituants de mélange dans une cuve ayant les éléments de mélange revêtue av^c une surface résistait à l'abrasion -5'une dureté d'au moins environ 8 Iiohs. . 4 - Procédé suivant lo revendication 3, caractérisé en ce que la substance de r-vêtement est choisie ^ partir du Troupe 20 comprenant le carbure de tungstène, le csrbure de molybdène, le c rbure de silicium et le corindon. BA0 ORIGINAL î