Brevet FR2503728A1 — publié le 19821015

Procédé pour mettre un produit en poussière à l'état de granules non poussiéreux et composition utilisable à cet effet. La présente invention concerne un procédé pour mettre un produit en poussière à l'état de gra- nules non poussiéreux et une composition utilisée à cet effet. Les formations de poussières à partir de pro- duits pulvérulents posent des problèmes depuis très longtemps. La nécessité industrielle d'une lutte contre les poussières s'est imposée très tôt dans les indus- tries du charbon et de la minoterie dans lesquelles les poussières constituent non seulement un risque pour la santé pour le personnel qui la respire, mais un risque d'explosion et d'incendie. Dans les usines modernes, en particulier dans les usines dans lesquelles on traite Ces pigments pour les industries des peintures et des matières plastiques, et plus spécialement dans le cas des pigments qui possèdent une forte tendance aux for- maî ions de poussières, la poussière formée constitue une source constante de nuisances et de risques dans l'usine. Au cours de ces dernières années, des régle- mentations administratives en relation avec le contrôle de la pollution ou avec d'autres domaines ont imposé la mise au point urgente de moyens permettant de lutter contre les formations de poussières. Dans les manipulations en particulier de cer- tains oxydes métalliques comme les oxydes de béryllium et de sélénium, qui sont fortement toxiques et ont également une forte tendance aux formations de poussie- res, l'élimination des poussières est d'une importance critique si l'on veut parvenir à des manipulations sans risques pour la sécurité. On a alors tenté à de nombreu- ses reprises de fixer les poussières par un moyen quel- conque et de limiter dans une certaine mesure leurs formations. Ainsi par exemple, on a tenté d'amoindrir les formations de Poussières en Pulvérisant de l'eau dans l'air de manière à maintenir dans l'atmosphère un excès d'humidité. Avec de la poussière de charbon, on a également utilisé des huiles. Ces procédés sont inappli- cables au traitement de pigments et d'autres poudres en raison de l'exigence même que les pigments doivent être secs. Ainsi, lorsqu'on doit manipuler couramment des produits poussiéreux secs, on utilise des systèmes de vide pour aspirer l'air chargé de poussières vers un dispositif collecteur tel qu'un filtre à air, un dispo- sitif de précipitation Cottrell ou un dispositif analo- gue. A cet égard, il peut être utile de noter qu'un ef- fort monumental a été dirigé dans le sens de composi- tions convenant pour le revêtement de filtres à air et autres dispositifs collecteurs de poussières en vue de retenir plus efficacement ces dernières et de permettre au dispositif de séparation de poussières de fonction- ner pendant des durées relativement longues. La présente invention vise un procédé pour empêcher les formations de poussières au cours du trai- tement de matières à l'état de fine division telles que des pigments, des stabilisants, des agents gonflants, de nombreux produits alimentaires et des produits phar- maceutiques, procédé qui permettrait donc d'éviter l'u- tilisation de dispositifs collecteurs de poussières de plus en plus compliqués et coûteux. Une part importante de la technique antérieure con.erne l'élimination des poussières qui se sont éta- lées sur une surface, et par exemple des compositions de balayage utilisées pour balayer des couches de pous- sières, et des compositions qui peuvent être appliquées à des chiffons, des balais à laver, des éponges et ar- ticles analogues qu'on peut mettre en contact avec les surfaces sur lesquelles la poussière s'est déposée, en provoquant ainsi l'adhérence des poussières sur l'arti- cle imprégné par la composition. La présente invention concerne uniquement la prévention des formations de poussières en masses, produits pulvérulents à l'état de fine division et de très fine division qui, lors- qu'ils ont été traités conformément au procédé de l'in- vention, peuvent être manipulés librement et étalés en couches relativement minces sans former de poussières. Parmi les matières qui donnent lieu à de fortes forma- tions de poussières, on citera la silice finement broyée à une dimension de particule inférieure à 44 microns, les pigments finement broyés, la farine et d'autres ma- tières à teneur importante en particules très fines. Parmi les autres poudres à la dimension inférieure au micron qui possèdent une forte tendance aux formations de poussières, on citera le talc, l'argile, les métaux et oxydes métalliques en particules formés dans certai- nes opérations d'électrodéposition, et en particulier le noir de carbone et les formes variées de charbon ac- tif. L'invention permet des manipulations commodes des matières les plus poussiéreuses en offrant un choix de modes de réalisation d'un procédé simple, inséré facilement dans des installations de traitement exis- tantes, chacun de ces modes de réalisation permettant de supprimer efficacement ou d'amoindrir dans une me- sure essentielle les caractéristiques normales forte- ment poussiéreuses de la matière sans modification appréciable de ses propriétés d'écoulement ni de sa dimension de particule primaire. Conformément à l'invention, on traite les substances et matières organiques et minérales produc- trices de poussières par une composition qui comprend une substance polymère liquide hydrophobe-hydrophile et un polymère solide à bas poids moléculaire présentant un point de fusion d'environ 95 à environ 1050C. En gé- néral, les composants sont utilisés dans des proportions polymère solide/substance polymère liquide de 1:1 à 2:1. Le terme "polymère", tel qu'utilisé d'une manière géné- rale dans la présente demande, s'applique à la fois aux homopolymères et aux copolymères. Les composants peuvent être mélangés par des techniques généralement connues et le traitement des matières productrices de poussières par la composition peut être effectué selon plusieurs modes de réalisation variés, y compris la pulvérisation, la coulée, le mé- lange in situ, au cours duquel ou après lequel on porte la température au point de fusion du composant copoly- mère solide; la matière volumineuse, poussiéreuse, salissante, est alors transformée en sphérules uniformes, propres et sans poussières. L'invention concerne à la fois une composition utilisée pour supprimer ou éliminer pratiquement les problèmes de formations de poussières et un procédé pour traiter les matières organiques et minérales ayant tendance aux formations de poussières en vue de les transformer en poudres sans poussières et qui s'écoulent librement. En outre, l'invention présente le gros avan- tage de donner des particules uniformes et propres à partir de matières poussiéreuses et salissantes à gros volume. On parvient aux avantages importants et sur- prenants apportés par la mise en oeuvre de l'invention en mélangeant deux types spécifiques d'additifs dans des proportions particulières et en utilisant la compo- sition obtenue pour le traitement des matières poussié- reuses salissantes. Les produits obtenus par le traite- ment décrit dans l'invention sont des matières sans poussières, qui s'écoulent librement, dont la masse volumique est considérablement diminuée et qui sont parfaitement propres à la vue et au toucher. Les composants de la composition selon l'in- vention se caractérisent respectivement et dans le ca- dre le plus large en ce qu'ils consistent en une sub- stance polymère liquide et un polymère à bas poids mo- léculaire présentant un point de fusion de l'ordre d'en- viron 95 à 105 C. Quoique, dans les exemples ci-après, on utilise principalement l'huile de soja époxydée et un copolymère éthylène-acétate de vinyle à bas poids moléculaire, on peut utiliser avec de bons résultats d'autres substances répondant à la définition donnée. Ainsi, on peut utiliser en tant que substance polymère liquide d'autres matières hydrophobes-hydrophiles telles que des polyaminoamides nonioniques à longue chaine, des esters d'acides gras à haut poids moléculaire, des sels de polyaminoamides et d'acides à haut poids molé- culaire, des dérivés d'imidazolines, des résines alkydes de polyesters insaturés et des plastifiants tels que le dibenzoate du dipropylène-glycol. La substance polymère solide peut consister én un homopolymère de l'éthylène, un copolymère de l'é- thylène et de l'acide acrylique, un homopolymère du pro- pylène, des copolymères du propylène et de l'acide acry- lique, des polyéthylènes et molypropylènes oxydés et des polycaprolactones. Le poids moléculaire de ces polymères solides se situe en général dans l'intervalle d'environ 2.000 à 10.000. Toutefois, on peut être amené à sortir de cet intervalle selon la nature du polymère particulier qu'on utilise. Les proportions entre l'homopolymère ou copo- lymère solide et la substance polymère liquide peuvent aller d'environ 1:1 à 10:1. La proportion d'additifs, c'est-à-dire de la combinaison de polymère solide et de substance polymère liquide à la matière en particules peut représenter d'environ 5 à environ 40 % en poids. Les proportions préférées, à la fois entre les composants de l'additif et entre l'additif et-la r-atière à traiter, dépendent de la nature de la matière en particules qui subit le traitement. Toutefois, dans de larges limites, on peut indiquer une proportion d'environ 1:1 à environ 2:1 entre le polymère solide et la substance polymère liquide et une proportion d'environ 8 à environ 25 % de la combinaison d'additifs pour environ 92 à environ % de la matière en particules. Dans la mise en oeuvre du traitement, on peut mélanger les composants de la composition de traitement selon des techniques générales connues. Ainsi, on peut fondre la substance solide avec le liquide avant le trai- tement et ajouter le mélange au pigment, soit à tempéra- ture ambiante, soit avec chauffage préalable du Digment. En variante, on peut mélanger les composants avec la matière à traiter et porter ensuite le mélange au point de fusion du composant solide. On peut encore modifier ce mode opératoire en ajoutant au début le po- lymère solide à la matière pulvérulente et en ajoutant ensuite la substance polymère liquide, de préférence par portions. Quel que soit le mode opératoire particulier qu'on utilise, on a constaté que la transformation de la matière traitée se produisait au voisinage du point de fusion du polymère solide. Cette modification est impressionnante: presque instantanément, une matière poussiéreuse, à grand volume, salissante, se transforme en particules uniformes, sans poussières, propres, dont la densité apparente est considérablement diminuée. Quoique l'invention soit décrite ci-après en référence à son application au traitement de colorants, c'est-à-dire de colorants, pigments et substances ana- logues, ainsi qu'au traitement d'agents gonflants et de matières de charge, on a constaté, et ces applications entrent dans le cadre de l'invention, que le traitement était parfaitement efficace à l'égard des produits ali- mentaires, des produits pharmaceutiques et d'autres produits chimiques fins, et à l'égard des nombreux additifs chimiques et autres substances existant à l'état de poudres ou de particules. Les exemples qui suivent illustrent l'inven- tion sans toutefois en limiter la portée; dans ces exemples, les indications de parties et de % s'entendent en poids sauf mention contraire. Exemple 1. On introduit dans un mélangeur Papenmeir les composants suivants aux proportions indiquées: pigment de jaune de chrome 92,0 % corolymère éthylène-acétate de vinyle (poids moléculaire: 2.500) 4,0 % huile de soja époxydée 4,0 % et on fait tourner le mélangeur à 1.500 tours/mn jusqu'à ce qu'on atteigne une température de 950C. On décharge le produit sous forme de perles ou sphérules propres, uniformes, sans poussières, en contraste marqué avec le pigment de jaune de chrome volumineux, salissant et poussiéreux introduit dans le mélangeur. Exemple 2. On introduit dans un mélangeur Papenmeir 25,0 % de bleu de phtalocyanine volumineux, poussiéreux, salis- sant, puis on ajoute 65,0 % d'un copolymère éthylène- acétate de vinyle à bas poids moléculaire (Microtene MU 765), 2,0 % de stéaramide (Advowax 290), 4,0 % d'un se- cond copolymère éthylène-acétate de vinyle à bas poids moléculaire (AC400) et 4,0 % d'huile de soja époxydée (G-62). On mélange les composants à la vitesse de 1.500 tours/mn jusqu'à ce qu'on atteigne une température de 850C. Le produit déchargé du mélangeur est granuleux, sans poussières, propre, et son volume est considérable- ment diminué. Exemple 3. On introduit dans un mélangeur Papenmeir 65 X du pigment organique Red Lake C (laque rouge C) puis on ajoute 31 parties d'un copolymère éthylèneacétate de vinyle à bas poids moléculaire et 4 % d'huile de soja époxydée. On mélange soigneusement les composants à 1.500 tours/mn jusqu'à ce qu'on atteigne une tempéra- ture de 85 C. Le produit déchargé du mélangeur est gra- nuleux, sans poussiéreux, propre. Exemple 4. On introduit dans un mélangeur Papenmeir 70 % d'azodicarbodiamide, un agent gonflant, avec 20 % d'un copolymèr culaire et 10 % d'huile de soja époxydée. On mélange les composants pendant 5 mn à la vitesse de 1.500 tours/ mn a ce moment, la matière solide a fondu. Le produit déchargé du mélangeur est une poudre propre, sans pous- sières, à dimensions de particules variées. On a répété l'opération décrite ci-dessus avec les modifications suivantes: on a chauffé et mélangé le copolymère et l'huile de soja époxydée ensemble et on a ajouté le mélange à l'agent gonflant. On a obtenu d'aussi bons résultats. Exemple 5. On introduit dans un mélangeur Papenmeir 75 % de noir de carbone. On ajoute ensuite au noir de carbone une masse fondue consistant en 17 % d'un copolymère éthy- lène-acétate de vinyle et 8 % d'huile de soja époxydée et on mélange pendant 5 mn à la vitesse de 1.500 tours/ mn. On obtient des particules propres, sans poussières, qui donnent des résultats satisfaisants à la décharge. Exemple 6. On introduit dans un mélangeur Papenmeir 75 % de noir de carbone et on chauffe d'abord pendant 5 mn à 250 C. On introduit ensuite dans le mélangeur une masse fondue consistant en 17 % d'un copolymère de poly- éthylène à bas poids moléculaire (AC 617A) et 8 parties d'huile de soja époxydée. On mélange la composition pendant 10 mn à la vitesse de 1.500 tours/mn; on ob- tient un produit d'excellente qualité. Exemple 7. On répète l'opération de l'exemple 6, mais on remplace l'homopolymère d'éthylène par 17 % d'un copoly- mère polyéthylène-acide acrylique. On obtient d'aussi bons résultats. Exemple 8. On répète l'opération de l'exemple 6, mais on remplace 5 parties de l'homopolymère d'éthylène par 5 % d'un phosphate stabilisant, proudit du commerce Weston 619. On obtient d'aussi bons résultats. Exemple 9. On introduit dans un mélangeur Papenmeir chauf- fé au préalable à 121 C, 30 % d'un noir au tunnel. Au noir au tunnel préchauffé, on ajoute une masse fondue consistant en 51 % d'un copolymère éthylène-acétate de vinyle à bas poids moléculaire et 19 % d'un sel de poly- aminoamide à longue chaine d'un ester d'acide à haut poids moléculaire et on fait tourner le mélange à 1.500 tours/mn pendant 10 mn; on obtient un produit propre, sans poussières, d'excellente qualité. ExemDles 10 à 44. Dans ces exemples, on opère en introduisant le produit en particules dans un mélangeur Papenmeir, en ajoutant une masse fondue du polymère solide et de la substance polymère liquide et en mélangeant le tout pendant 5 mn à 1.500 tours/mn. Dans tous les cas, on obtient des produits propres et sans poussières. On trouvera dans le tableau II ci-après la nature des matières en particules, des polymères solides, des substances polymères liquides, les proportions rela- tives entre le polymère liquide et la substance polymère liquide, la concentration de la matière en particules dans le produit final et les résultats obtenus. Les matières en particules sont identifiées dans le tableau II par les abréviations dont la signi- firation est donnée dans le tableau I ci-après. TABLEAU I Signification des abréviations 1. Polymères solides. A copolymère éthylène/acétate de vinyle à bas poids moléculaire B homopolymère de l'éthylène à bas poids molé- culaire (point de ramollissement: 29-550C) C homopolymère oxydé de l'éthylène à bas poids moléculaire D polycaprolactone, poids moléculaire moyen 15.000 à 40.000; point de fusion 60-70 C. 2. Substances polymères liquides. LL sel d'un polyaminoamide à longue chaîne et d'un ester d'acide à haut poids moléculaire, par exemple le produit du commerce Antiterra U MM dérivé d'imidazoline-amine tertiaire, par exemple le produit du commerce Amine O NN huile de soja époxydée 00 résine alkyde de polyester insaturé, par exem- ple le produit du commerce GR-1208 PP dibenzoate du dipropylène-glycol, par exemple le produit du commerce Benzoflex 988. T A B L E A U II Exemple Matière en N particules Conoentration dans le produit final Systene Polymère solide additif substance polymère liquide Rapport polymère solide/ Coloration du substance polymère liquide produit final Pigment * Black No.7 11 Pigment Black No.7 12 Pigment Black No.7 13 Pigment Black No.7 14 Pigment Blue No.15 Pigment Blue No.15 16 Colorant rouge 17 Pigment White No.6 18 Pigment Blue No.15 19 Pigment Green No.7 NN 2:1 NN 2:1 NN LL noir noir noir % % % % % % % 92 % % % 1,5:1 51:19 A C A A A A A A A A NN 2:1 NN noir F1- F-* 1:1 3:1 NN bleu bleu rouge blanc bleu 1:1 7:1 6,6:1 vert o r%) -q N Co TA B L E AU II (suite) Exemple Matière en N particules Concentration dans le produit final Système additif Polymère substance s d olymere solide liquie liquide Rapport polymère solide/ substance polymère liquide Coloration du produit final Phtalate de Pb dibasique 21 Pigment Blue No.15 22 Carbonate de calcium 23 Pigment Red No.101 24 Pigment Black No. 7 Pigment Black No.7 26 Baryum- Cadmium 27 Sulfate de Pb 28 Stearate de Pb dibasique 92 % % % 51 % % % 94 % 92 % 92 % A D A A 3:1 NN 2:1 2:1 NN A A A A A :3 mat bleu mat Oxyde rouge 2:1 2:1 MM Sv 2:1 3:1 3:1 noir noir mat mat mat h.- Ln co w4 T A B L E A U II (suite) Matière en particules Concentration dans le produit final Systne Polymère solide additif substance polymTre liquide Rapport polymère solide/ substanoe polymère liquide Coloration du produit final 29 Pigment White No.6 Pigment Red No. 213 31 Pigment Yellow No.34 32 Pigment Black No.7 33 Pigment Yellow No.42 34 Pigment Brown No.11 Sb203 36 Pigment Yellow NO.37 66 % 89 % 91 % 56 % 83 % 86 % 92 % 92 %? A A A A 3:1 4:1 1:1 PP A :1 blanc rouge fluorescent jaune noir 2:1 A 2:1 A 1:1 A 1:1 jaune brun mat jaune Exemple N w r', Co T A B L E A U II (suite) Matière en particules Conoentration dans le produit final Systeme Polymère solide additif substance polymère liquide Rapport polymère solide/ substance polymère liquide Coloration du produit final 37 Pigment Red No. 106 38 Pigment Red No. 101 39 Stéarate de zinc Stéarate de calcium 41 Pigment Red No.46 42 Pigime nt Yellow No.34 43 Azo- dicarbon- amide 44 Pigment Black No.7 92 % 92 % % % % 92 % % % A A A A A A A B M 1:1 1:1 :3 :3 MM 1:1 MM mm 1:1 2:1 2:1 rouge oxyde rouge mat mat rouge jaune CBA noir c,> co Exemple N *Les pigments énumérés dans le tableau ci-dessus sont identifiés par la désignation et le numéro, par exemple Pigment Black n 7, qui leur ont été donnés dans l'ou- vrage de base "Raw Materials Index - Pigment Section", édition de Novembre 1979, par Ellen E. Marsich, éditée par la National Paint and Coating Association, 1500 Rho- de Island Avenue, N.W., Washington, D.C., Etats-Unis. - 16 - - REVENDICATIONS - 1. Composition caractérisée en cequ'elle comprend: - a) une substance polymère liquide choisie dans le groupe formé par les polyaminoamides nonioniques à longue chaine, les esters d'acides gras à haut poids moléculaire, les sels depolyaminoamides et d'acides à haut poids mo- léculaire, les dérivés d'imidazolines, les résines alkydes de polyesters insaturés, les plastifiants et l'huile de soja époxydéeet - b) un polymère solide à bas poids moléculaire choisi dans le groupe formé par les homopolymères de l'éthylène, les copolym.ères de l'éthylène et de l'acide acrylique, les homopolymères du propylène, les copolymères du propylène et de l'acide acrylique, les polyéthylènes et polypropy- lènes oxydés, les polycaprolactones et les copolymères éthylène-acétate de vinyle à bas poids moléculaire. 2. Composition selon la revendication 1, ca- ractérisée en ce que les composants a) et b) sont pre- sents dans des proportions d'environ 1:1 à environ 1:10. 3. Composition selon la revendication 2, ca- ractérisée en ce que les composants a) et b) sont pré- sents dans des proportions d'environ 1:1 à environ 1:2. 4. Composition selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le composant b) a un poids molé- culaire d'environ 2.000 à 10.000 et un point de fusion d'environ 95 à environ 105 C. 5. Composition selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisée en ce que le composant a) est une substance polyrère li-quide hy-ronhobe-h-]rc- ?0 phile. 6. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le composant a) est un polyaminoamide non-ionique a longue chalne. _ 17 - 7. Composition selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le composant b) est un homopolymère de l'éthylène à bas poids moléculaire. 8. Procédé pour transformer une matière organi- que ou minérale poussiéreuse en granules non poussié- reux et à plus forte masse volumique, caractérisé en ce que l'on traite la matière poussiéreuse par une compo- sition selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 au voisinage dela température à laquelle le composant b) de ladite composition fond. 9. Procédé selon la revendication 8, caracté- risé en ce que les proportions relatives entre la matière poussiéreuse et la composition de traitement sont d'environ 95 à environ 60% pour environ 5 à environ 40%. 10. Procédé selon la revendication 8, carac- térisé en ce que les proportions relatives entre la ma- tière poussiéreuse et la composition de traitement sont d'environ 92 à environ 75% pour environ 8 à environ 25%.