Brevet FR2558844A1 — publié le 19850802

La présente invention concerne des encres d'imprimerie. Elle se rapporte plus particulièrement à des encres d'imprimerie qui sont fabriquées directement à partir de résidus d'opérations de raffinage. Les journaux sont généralement imprimés avec des encres qui sont préparées par dispersion mécanique de noir de carbone dans de l'huile minérale (brevets des E.U.A. 3 199 991 et 3 330 673). La dispersion fine de noir de carbone requise dans l'huile pour encre est habituellement obtenue par un broyage intense de l'ensemble des métières dans un broyeur approprié tel qu'un broyeur à billes. Les noirs de carbone préférés destinés aux encres d'imprimerie sont de qualité finement divisée, en pastilles, ou en perles. Industriellement, les pastilles de noir de carbone sont fabriquées par le procédé suivant: une charge hydrocarbonde liquide résiduelle (huiles ou goudrons provenant d'opérations de raffinage) est chargée dans une chambre réfractaire qui est maintenue au rouge (environ 1 315 à 1 593 C) par un brfûleur auxiliaire habituellement alimenté par du gaz. Le liquide résiduel est atomisé avec de la vapeur dans la zone réfractaire o a lieu la pyrolyse primaire et la pyrolyse secondaire se poursuit à mesure que les produits de décomposition réagissent avec l'oxygène qui est introduit dans le réacteur sous forme d'air en quantité dosée avec précision. Le mélange réactionnel est ensuite refroidi jusqu'au-dessous de la température de réaction du mélange air-gaz par abaissement de la température du gaz, par exemple à l'aide de pulvérisations d'eau. Le noir de carbone léger résultant est ensuite séparé du courant gazeux, aggloméré, pastille, séché et récupéré sous forme de pastilles de noir de carbone. Une grande quantité de chaleur et de gaz combustiles sont les sous- produits de l'opération. Le noir de carbone en pastilles est ensuite acheminé vers une installation pour la fabrication d'encres d'imprimerie o il est chargé, en même temps que des véhicules pour encre, dans un dispositif de broyage tel qu'un broyeur à billes, pour produire une dispersion fine. Un réacteur pour noir de carbone typique (tel que repré- senté sur la figure 1) possède un diamètre d'environ 0,61 m et une longueur d'environ 9,15 à 13,7 m. D'autres modèles, avec des rapports diamètre/hauteur voisins de 1:1, sont également utilisés. Un procédé direct pour la fabrication d'encres d'im- primerie à partir d'un résidu hydrocarboné comprend les étapes 1) de chargement de la matière première dans une chambre o a) elle est atomisée et b) ses produits de décomposition sont mis h réagir avec de l'oxygène et sous l'effet de la chaleur, 2) de vidange des produits de l'étape 1) dans un dispositif de mélange contenant un liant pour encre liquide et des additifs et 3) de récupération du produit à base d'encre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est un schéma illustrant un réacteur ty- pique pour la fabrication de noir de carbone; et la figure 2 est un schéma illustrant le procédé de la présente invention. On a trouvé h présent qu'en modifiant le procédé clas- sique de fabrication du noir de carbone en pastilles, on pouvait obtenir directement une encre. Le procédé tel qu'illustré en fi- gure 2 est le suivant: une matière première hydrocarbonée liquide résiduelle provenant d'opérations de raffinage est chargée dans une chambre réfractaire 11 maintenue entre environ 1 315 et 1 593 C; elle est atomisée et les produits de décomposition réagissent avec de l'oxygène et sous l'effet de la chaleur comme dans le procédé classique. Au lieu d'utiliser de l'eau pour refroidir le courant gazeux jusqu'au-dessous de la température de réaction, le procédé selon l'invention fait appel à de l'huile pour parvenir à ce résul- tat. Cela présente le double avantage de réduire le volume total de gaz h traiter et de supprimer le problème de la contamination du noir de carbone par les sels dissous apparaissant lors de l'emploi d'eau comme milieu de refroidissement. A la suite de ce refroidis- sement initial, le courant gazeux est davantage refroidi par passage h travers une série d'échangeurs de chaleur air-gaz et gaz-gaz 12. Cette opération refroidit les gaz jusqu'à un point o une séparation efficace du noir de carbone du courant gazeux peut être réalisée avec des filtres à sacs 13. Le courant gazeux, à présent débarrassé du carbone, est introduit dans un échangeur de chaleur gaz-gaz pour que la chaleur sensible provenant des gaz résiduels du four puisse être récupérée. Dans un échangeur de chealeur air-gaz pratiquement identique, le courant gazeux est davantage refroidi pendant que l'air est simultanément chauff, et ensuite mlangSd au gaz chauffé qui est brûlé dans une chaudière classique 15. Cette utilisation Crès efficace de l'énergie en tant que sous-produit de la zdaction revat une importance économique importante. Le noir de carbone, qui se trouve encore sous sa forme dispersée et non agglomérée finale, est introduit dans un dispositif mélangeur continu 14 spécialemnt conçu et est combiné à des huiles et/ou des vernis ean vue de la fabrication d'encres d'imprimerie finies peu de temps après la forpmtion en tant que carbone élémentaireo La dispersion de ce noir de carbcee ultrafin conduit à des encres de qualité supérieure. La chaleur et les gaz rêciduels contenant des hydro- carbures combustibles, de l'athydride carbonique, de la vapeur et de l'azote obtenus comme sous-produits peuvient ûtre récupérés et uti- lisés à des fins de chauffage ou de refroidissemento Ils peuvent également servir à alimenter un gmnér-teu? d'électricité à turbine 16, produisant ainsi de l'électricité comme sous-produit et des gaz résiduels a environ 315,5 C. Grâce à la mise en oeuvre pratique de cette invention, on réalise des économies importantes. Le chaleur récupérée et les gaz résiduels peuvent servir à des fins de chauffage et de refroi- dissement et à la production délectricité. Le coût de la transfor= mation continue et directe des queues de distillation, des résidus goudronneux et d'autres fluides résiduels en encres est considéra- blement inférieur à celui de l'achat d'un carbone de qualité suffi- samment fine pour convenir aux encres d'imprimerie et au coût de sa formulation ultérieure en de telles encres. Le procédé est éga- lement efficace en ce sens que le noir de carbone peut être fabriqué et immédiatement formulé en une encre sur le lieu même o on a besoin de l'encre. Aucune phase de broyage séparée n'est nécessaire. En faisant varier la quantité du véhicule pour encre et la quantité et le type des additifs se trouvant dans le dispo- sitif de mélange, on peut obtenir des encres possédant n'importe quelle concentration de pigment désirée et les propriétés rhéolo- giques souhaitées. Bien que l'invention ait été illustrée par la fabri- cation d'encres pour journal, elle ne se limite pas à cela. En uti- lisant d'autres huiles, vernis et similaires, le procédé peut être employé pour la fabrication d'autres encres, par exemple d'encres thermodurcissables, typographiques, pour photogravure, flexographiques, etc.; de peintures; de matières plastiques; de caoutchouc et ainsi de suite, o des quantités de noir de carbone relativement faibles sont nécessaires et o on a besoin de chaleur et d'énergie. La pro- duction d'autres qualités de noir de carbone par modification du dessin du réacteur et des conditions opératoires entre également dans le cadre de l'invention. 2558844. R E V E N D I C A T I 0 NS 1. Procédé direct pour la fabrication d'encres d'impri- merie à partir d'un résidu hydrocarboné, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: 1) chargement de la matière première dans une chambre o a) elle est atomisée et b) ses produits de dé- composition sont mis à réagir avec de l'oxygène et sous l'effet de la chaleur, 2) vidange des produits de l'étape 1) dans un dispositif de mélange contenant un véhicule liquide pour encre et des additifs et 3) récupération du produit. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le véhicule est une huile minérale et le produit est une encre pour journal. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le véhicule est un vernis thermodurcissable et le produit est une encre thermodurcissable. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le véhicule est un vernis pour photogravure et le produit est une encre pour photogravure. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le véhicule est un vernis flexographique et le produit est une encre flexographique. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température de la chambre dans l'étape 1) est maintenue entre environ 1 315 et environ 1 593 C. 7. Encre d'imprimerie, caractérisée en ce qu'elle est préparée par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.