Connaissez-vous les principaux procédés de fabrication des mélanges-maîtres ?

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Connaissez-vous les principaux procédés de fabrication des mélanges-maîtres ?

Principaux composants d’un concentré de couleur granulaire

Tout d’abord, qu’est-ce qu’un mélange-maître ?

Il s’agit d’un concentré de couleur, à savoir un concentré granulaire, constitué d’un mélange de pigments ou de colorants, d’additifs et de résines. Le schéma de composition d’une formulation de concentré de couleur peut être vu dans la figure ci-dessous:

composants concentre couleur
Principaux composants d’un concentré de couleur granulaire

Les concentrés de couleur constituent un support simple pour la coloration des thermoplastiques. Les dosages varient de 2 à 4 %, en fonction du système de traitement de la résine à colorer et de l’épaisseur de l’article final. En général, les concentrés de couleur peuvent être utilisés dans tous les procédés qui impliquent un mélange préalable du matériau à colorer dans la broche, comme dans les systèmes de traitement suivants :

  • Moulage par injection.
  • Extrusion.
  • Moulage par extrusion-soufflage.

Principales techniques de fabrication des mélanges-maîtres

Les extrudeuses sont souvent utilisées pour mélanger les composants de formulations devant être traitées ultérieurement par d’autres techniques ou pour obtenir des préformes devant être traitées par soufflage ou thermoformage.

Le matériau granulaire ou en poudre est chargé dans une trémie, d’où il est introduit dans le cylindre, où la vis l’alimente, le transporte vers l’avant et le comprime. Le chauffage jusqu’à la fusion s’effectue depuis l’extérieur du cylindre au moyen d’éléments chauffants et depuis l’intérieur en transformant la contrainte en chaleur. De cette façon, le matériau thermoplastique fond (se plastifie) et lorsqu’il sort du cylindre par une embouchure. Dans une ligne d’extrusion complète, il doit également y avoir un système de refroidissement pour le matériau sortant de la machine, ainsi que des équipements de tension et de collecte. Le résultat est un profilé (parfois appelé semi-fabriqué ou préforme).

Machine extrusion
Machine d’extrusion conventionnelle avec vis

Avantages de l’extrusion à double vis

Au fil des ans, l’extrusion à double vis est devenue la norme principale pour de nombreuses industries, car elle offre d’innombrables avantages par rapport à l’extrusion à vis unique :

  1. Cohérence accrue de la production et contrôle de la qualité des produits.
  2. Une productivité accrue grâce au traitement continu, au démarrage et à l’arrêt rapides entre les phases de transformation du produit, à la conversion rapide et à l’automatisation avancée.
  3. Une plus grande flexibilité, avec la possibilité de produire une large gamme de matières premières.
  4. Impact écologique optimisé, car les lignes offrent un traitement de bout en bout.
  5. Simple et facile à entretenir.
  6. Économie d’énergie et d’eau.
  7. Facile à nettoyer, grâce à la conception CIP (nettoyage en place).

Extrusion à double vis

Dans le processus d’extrusion à double vis, il existe des variantes qui ont une grande influence sur la qualité et la productivité des concentrés de couleur, parmi lesquelles les suivantes sont mises en évidence :

Processus en une seule étape

Dans ce cas, tous les composants de la formulation sont réunis par un pré-mélange et sont introduits dans l’extrudeuse par l’alimentation principale. Comme tous les composants de la formulation entrent en même temps dans l’extrudeuse à double vis, des phénomènes tels que les suivants peuvent se produire :

  • Difficulté à plastifier le véhicule (résine).
  • Difficultés de transport de la matière par plastification prématurée des éléments à bas point de fusion (comme certaines cires et additifs).
  • Nécessité d’utiliser plus d’additifs et donc le coût peut être plus élevé.

Dans le cas des pigments à effets métalliques ou nacrés, où la forme de la particule de pigment doit être préservée pour garantir l’effet, cette configuration peut détériorer un pourcentage élevé de ces particules.

Processus en une étape avec alimentation fractionnée

Les extrudeuses à double vis ont la possibilité d’incorporer des éléments de formulation à différents endroits sur la longueur de la vis ; certaines applications peuvent par exemple avoir deux ou même trois orifices d’alimentation différents.

Dans cette configuration, généralement, seul le véhicule (résine) est alimenté par l’alimentation principale et comme aucun pré-mélange avec des matériaux en poudre (pigments et additifs) n’est nécessaire, il est possible d’éviter la nécessité de pré-pulvériser le polymère, ce qui est généralement requis dans la configuration précédente afin d’éviter les phénomènes de ségrégation dans la trémie d’alimentation.

De cette façon, la capacité de l’extrudeuse est concentrée sur la plastification du véhicule, pour ensuite incorporer les pigments et les additifs à la masse fondue, en évitant l’effet de la plastification prématurée des composés ou des additifs à faible point de fusion, ainsi que l’interférence qu’un matériau non fusible tel que les pigments peut avoir dans le processus de plastification du véhicule. Cette configuration est particulièrement adaptée aux pigments sensibles au cisaillement et qui fournissent des effets spéciaux (nacrés, métalliques, etc.) car elle évite de soumettre la particule à des charges thermiques et mécaniques excessives qui cassent ou détériorent la forme des particules de pigment et diminuent donc l’effet désiré.

Couleur monoconcentrée

La différence fondamentale avec les procédés décrits ci-dessus est que dans ce procédé, un concentré de couleur est produit à partir d’un seul pigment (monoconcentré) par extrusion à double vis, et pour obtenir une teinte spécifique, un mélange de plusieurs monoconcentrés est à nouveau réalisé par extrusion à double vis.

processus Couleur monoconcentree
Processus Couleur monoconcentrée
Référence: http://www.plastico.com/temas/Tecnologias-para-la-elaboracion-de-concentrados-de-color+129650?pagina=2
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