Brevet FR2896434A1 — publié le 20070727

-1- L'invention a pour objet un agent dispersant permettant la dispersion d'une matière finement divisée dans une phase organique. On rappelle qu'une phase organique est un corps contenant du carbone (tous les hydrocarbures sont par exemple des phases organiques). Dans la présente description, la matière finement divisée est non soluble dans la phase organique. Des agents dispersants sont employés, dans l'état de la technique, dans un procédé de fabrication de produits colorés en matière plastique, par exemple des rubans de gainage pour câbles électriques. Ce procédé est le suivant : - on disperse dans une phase organique un pigment (constituant, dans cet exemple, la matière finement divisée) et au moins un agent dispersant, par exemple un tensioactif, dans le but d'obtenir une dispersion homogène (un pigment est un colorant en poudre insoluble dans une phase organique). - on ajoute cette dispersion à un polymère, par exemple à une poudre de PTFE. (Poly Tetra Fluoro Ethylène), et on mélange ; on met en forme le mélange, par exemple par extrusion d'une pâte préformée à partir de ce mélange, pour obtenir le produit final. La dispersion fabriquée par ce procédé connu présente l'inconvénient de commencer à sédimenter très rapidement, avec, en outre, une vitesse de sédimentation très élevée. L'étape d'ajout de la dispersion au polymère doit donc être effectuée très rapidement, pour que la coloration des produits finaux soit homogène. En effet, les agrégats de matière qui se forment dans la dispersion avant l'ajout de celle-ci au polymère ne permettent pas d'obtenir des produits finaux d'aspect satisfaisants, puisque ces agrégats sont à l'origine de défauts visuels dans ces produits. En outre, les inventeurs à la base de l'invention se sont aperçus que les produits ainsi réalisés se déchiraient ou se rompaient plus facilement au voisinage de ces défauts visuels. Ils se sont alors rendus compte que des agrégats importants de matière, formés dans la dispersion, altéraient les propriétés mécaniques et la qualité des produits finaux. Les inventeurs à la base de l'invention ont également constaté que les agents dispersants connus dans l'état de la technique ne permettaient pas de trouver de solutions satisfaisantes à ces problèmes. L'invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients. A cet effet, l'invention a pour objet l'utilisation d'un copolymère acrylique fluoré en tant qu'agent dispersant pour une dispersion d'une matière finement divisée dans une phase organique. En effet, les inventeurs à la base de l'invention ont découvert que l'utilisation d'un tel copolymère permettait de garder une dispersion stable et homogène pendant un laps de -2- temps important, une fois l'agitation de celle-ci stoppée. Ce résultat est contradictoire avec l'état de la technique, car la décantation commençait quelques instants après que l'on avait cessé d'agiter. Ainsi donc, grâce au nouvel agent dispersant de l'invention, la dispersion ne commence à sédimenter qu'au bout d'un intervalle de temps maîtrisable après qu'on a cessé d'agiter. Ainsi, aucun agrégat ne se forme dans la dispersion : le produit final présente une meilleure qualité car la matière finement divisée est répartie de façon plus homogène dans ce dernier et tout défaut local qui serait dû aux agrégats est inexistant. Les inventeurs à la base de l'invention ont en outre constaté que l'agent dispersant selon l'invention permet une diminution significative de la vitesse de sédimentation de la dispersion. Avantageusement, la dispersion dans laquelle est utilisé l'agent dispersant, est destinée à être ajoutée à un polymère fluoré, par exemple du PTFE (Poly Tetra Fluoro Ethylène). Dans ce cas, le polymère comporte des atomes de fluor. Le fluor est un élément très électronégatif qui a une faible affinité chimique avec les autres éléments. Dans un tel polymère, la matière finement divisée est donc généralement repoussée par les atomes de fluor du polymère et a tendance à s'agréger, une fois ajoutée au polymère. Or, l'agent dispersant selon l'invention comporte également des atomes de fluor et enrobe la matière finement divisée, ce qui masque partiellement la nature chimique de cette matière finement divisée. L'agent dispersant permet donc d'obtenir une distribution homogène de matière finement divisée dans le polymère et donc d'améliorer l'homogénéité du produit final. Dans un mode de réalisation particulier, la phase organique est un lubrifiant, notamment une isoparaffine. Dans un mode de réalisation particulier, le copolymère acrylique fluoré est le composé chimique commercialisé par la société Du Pont De Nemours sous la marque Zonyl . Dans un mode de réalisation particulier, le copolymère acrylique fluoré est le 30 composé chimique commercialisé par la société Du Pont de Nemours sous la marque Foraperle . Avantageusement, l'agent dispersant est introduit en concentration massique comprise entre 2 et 10 % de la matière finement divisée introduite, de préférence 3 %. Dans un mode de réalisation particulier, la matière finement divisée est un pigment. 35 L'invention sera mieux comprise à la lecture des exemples détaillés ci-dessous. -3-Dans ces exemples, on appelle front de sédimentation le volume de la dispersion dans lequel de la matière finement divisée est présente. Dans le cas où la matière finement divisée est un pigment, ce volume est reconnaissable car c'est le volume coloré de la dispersion. La vitesse moyenne de sédimentation entre des instants t, et t2 se traduit par la formule suivante : (front de sédimentation)t,-( front de sédimentation)t2 (/ (t2-t,) On détermine comme l'instant où la dispersion commence à sédimenter, l'instant où le front de sédimentation n'est plus égal au volume de la dispersion. Exemple 1 : La matière finement divisée est le pigment 60P52 , commercialisé par la société PlastiCouleur. Il est introduit dans le produit commercialisé par société Exxon Mobil sous la marque Isopar-L , en concentration massique de 5%, pour former une dispersion. Sans agent dispersant, la sédimentation commence immédiatement et se termine 10 secondes après la cessation de l'agitation. Cela signifie que les grains de pigment sont tous agrégés au fond de la dispersion, le front de sédimentation ayant diminué de 90% Dans l'exemple, le produit Zonyl 225 est ajouté en tant qu'agent dispersant dans la dispersion à une concentration massique de 2% du pigment, soit 0,1% de la dispersion. Dans ce cas, on obtient une bonne dispersion : elle commence à sédimenter au bout de 5 minutes après la cessation de l'agitation de cette dispersion. Deux heures après la cessation de l'agitation, le front de sédimentation a diminué de 12%. La vitesse de sédimentation est peu élevée : la vitesse moyenne de sédimentation est environ de 2.5 cm3/h. Exemple 2 : Les produits en présence sont les mêmes que dans l'exemple 1. L'agent dispersant est cette fois introduit en concentration massique de 10% par rapport au pigment, soit 0.25% de la dispersion. On obtient alors une très bonne dispersion. Grâce à la présence de l'agent dispersant, la dispersion commence à sédimenter au bout de 10 minutes après la cessation de l'agitation de cette dispersion. Deux heures après la cessation de l'agitation, le front de sédimentation a diminué de 8%. La vitesse de sédimentation est peu élevée : la vitesse moyenne de sédimentation est environ de 2cm3/h. Toutefois, cette vitesse est croissante et la vitesse moyenne de sédimentation durant la dernière demi-heure de mesure est de 4cm3/h. -4- Cela signifie que, même quand la dispersion a déjà commencé à sédimenter, cette sédimentation est peu significative durant la première heure, ce qui permet de gagner encore du temps pour effectuer les étapes suivantes du procédé de fabrication. Exemple 3 : Les produits en présence sont les mêmes que dans les exemples 1 et 2. L'agent dispersant est cette fois introduit en concentration massique de 3% par rapport au pigment, soit 0.15% de la dispersion. On obtient également une très bonne dispersion dans ce cas. Elle commence à sédimenter au bout de 10 minutes après la cessation de l'agitation. Deux heures après la cessation de l'agitation, le front de sédimentation a diminué de 8%. La vitesse de sédimentation est peu élevée : la vitesse moyenne de sédimentation est environ de 2cm3/h. Toutefois, cette vitesse est croissante et la vitesse moyenne de sédimentation durant la dernière demi-heure de mesure est de 4cm3/h. On remarque que ces résultats sont les mêmes que lorsqu'on introduit l'agent dispersant en concentration massique de 5%. La concentration massique de 3% du pigment est alors l'optimum en termes de quantité d'agent dispersant introduit par rapport à l'effet produit. Exemple 4 : Dans cet exemple, la matière finement divisée et la phase organique sont les mêmes que dans les exemples précédents, dans les mêmes proportions. Seul l'agent dispersant change : dans cet exemple, cet agent est du Foraperle 226, introduit également à une concentration massique de 3% du pigment. On obtient dans ce cas une dispersion qui commence également à sédimenter 10 minutes après la cessation de l'agitation. Deux heures après la cessation de l'agitation, le front de sédimentation a diminué de 6%. La vitesse de sédimentation est très peu élevée : la vitesse moyenne de sédimentation est environ de 1,5 cm3/h. Toutefois, cette vitesse est croissante et la vitesse moyenne de sédimentation durant la dernière demi-heure de mesure est de 2,5 cm3/h. Exemple 5 : La matière finement divisée est le pigment Cd 210 , commercialisé par la société James M Brown Limited. Il est introduit dans de l'Isopar-L en concentration massique de 5%, pour former une dispersion. Le produit Zonyl 225 est également introduit en tant -5-qu'agent dispersant dans la dispersion à une concentration massique de 3% par rapport au pigment, soit 0,15% de la dispersion. La dispersion commence à sédimenter au bout de 9 minutes après la cessation de l'agitation. Deux heures après la cessation de l'agitation, le front de sédimentation a diminué de 10%. La vitesse de sédimentation est peu élevée : la vitesse moyenne de sédimentation est environ de 2, 25 cm3/h. Exemple 6 : La matière finement divisée est le mica. Il est introduit dans de l'Isopar-L en concentration massique de 5%, pour former une dispersion. Le produit Zonyl 225 est également introduit en tant qu'agent dispersant dans la dispersion à une concentration massique de 3% par rapport au pigment, soit 0.15% de la dispersion. On obtient dans ce cas une dispersion qui commence à sédimenter 8 minutes après la cessation de l'agitation. Deux heures après la cessation de l'agitation, le front de sédimentation a diminué de 10%. La vitesse de sédimentation est très peu élevée : la vitesse moyenne de sédimentation est environ de 2,5 cm3/h. Exemple 7 : Le pigment 60P52 est introduit dans de l'Isopar-G , commercialisé par la société ExxonMobil en concentration massique de 5%, pour former une dispersion. Le produit Zonyl 225 est également introduit en tant qu'agent dispersant dans la dispersion à une concentration massique de 3% par rapport au pigment, soit 0.15% de la dispersion. On obtient dans ce cas une dispersion qui commence également à sédimenter 11 minutes après la cessation de l'agitation. Deux heures après la cessation de l'agitation, le front de sédimentation a diminué de 8%. La vitesse de sédimentation est très peu élevée : la vitesse moyenne de sédimentation est environ de 2 cm3/h. * * * L'invention n'est pas limitée aux exemples ci-dessus. En particulier, la matière finement divisée dans la dispersion peut être constituée de plusieurs composés. REVENDICATIONS 1. Utilisation d'un copolymère acrylique fluoré en tant qu'agent dispersant permettant la dispersion d'une matière finement divisée dans une phase organique. 2. Utilisation selon la revendication 1, la dispersion étant destinée à être ajoutée à un polymère fluoré, par exemple du PTFE (Poly Tetra Fluoro Ethylène). 3. Utilisation selon l'une des revendications 1 ou 2, la phase organique étant un lubrifiant, notamment une isoparaffine. 4. Utilisation selon l'une des revendications 1 à 3, le copolymère acrylique fluoré étant le composé chimique commercialisé par la société Du Pont de Nemours sous la marque Zonyl . 5. Utilisation selon l'une des revendications 1 à 3, le copolymère acrylique fluoré étant le composé chimique commercialisé par la société Du Pont de Nemours sous la marque Foraperle . 6. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, l'agent dispersant étant introduit en concentration massique comprise entre 2 et 10 % de la matière finement divisée, de préférence 3 %. 7. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, la matière finement divisée étant un pigment.20