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WO2013072644A2 - Additif a base de poudre de charbon végétal pour matrice polymère ou similaire - Google Patents

Additif a base de poudre de charbon végétal pour matrice polymère ou similaire Download PDF

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WO2013072644A2
WO2013072644A2 PCT/FR2012/052657 FR2012052657W WO2013072644A2 WO 2013072644 A2 WO2013072644 A2 WO 2013072644A2 FR 2012052657 W FR2012052657 W FR 2012052657W WO 2013072644 A2 WO2013072644 A2 WO 2013072644A2
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WO
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charcoal powder
particle size
μιη
molecular structure
particles
Prior art date
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PCT/FR2012/052657
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WO2013072644A3 (fr
Inventor
Jean-Christophe LEGER
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of WO2013072644A3 publication Critical patent/WO2013072644A3/fr
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Ceased legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/22—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
    • C08J3/226—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques using a polymer as a carrier
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/06—Elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/22—Rheological behaviour as dispersion, e.g. viscosity, sedimentation stability

Definitions

  • the present invention relates to additives for plastics, rubbers, inks, paints or the like, and more particularly to coloring additives.
  • Carbon black is one of the amorphous and elemental forms of carbon or in the form of colloidal carbon. Carbon black is massively produced by the petroleum industry or carbochemistry by incomplete combustion of a small amount of vegetable oil and heavy petroleum products such as tar, coal tar or ethylene cracking tar. for example.
  • the most commonly used processes for obtaining carbon black include the so-called “furnace” process, the so-called "channel” method or the plasma process in particular.
  • the carbon black is in the form of tiny spheres of carbon, usually in the form of aggregates of these spheres, whose dimensions are generally between 10 and 1000 nm.
  • IUPAC according to the acronym "International Union of Pure and Applied Chemistry” defines carbon black as particles, nodules or aggregates having a size less than 1000 nm.
  • Carbon black is converted into 0.1 to 1 mm granules to facilitate handling and reduce the formation of toxic dust.
  • the carbon black usually marketed as a coloring filler consists mainly of carbon and traces of aromatic compounds, hydrogen, oxygen, nitrogen and sulfur which are chemically bonded to carbon.
  • the aromatic residues present in the carbon black are polycyclic aromatic hydrocarbons called PAHs and the carbon black also contains nitrates and sulfur-containing PAHs.
  • PAHs polycyclic aromatic hydrocarbons
  • CO2 carbon black manufacturing processes produce a large amount of CO2, which is responsible for global warming.
  • carbon black poses public health problems. Its toxicity varies according to the diameter and the quantity of particles suspended in the air. Inhalation of carbon black causes irritation of the respiratory tract which may cause pulmonary clearance which may lead to cough, phlegm or chronic bronchitis. Prolonged skin contact with carbon black can cause dermatological problems. In addition, IARC considers that carbon black can be carcinogenic to humans.
  • WO 2005/098103 discloses a process for producing synthetic fiber containing charcoal with a high coal content of 5 to 30% by weight by mixing a synthetic resin, which can be converted into a fiber, such as polyester, polypropylene or nylon, with a charcoal powder having a particle size equal to or less than 15 ⁇ under vacuum to produce crystals in the form of granules, and the melt spinning of the crystals in the form of masterbatches or raw materials.
  • a synthetic resin such as polyester, polypropylene or nylon
  • the process requires a surface treatment of the charcoal particles from a silane-based composition and thus the cost of the process. Moreover, the cohesion of the charcoal particles in the resin is bad.
  • US Patent Application 2009/062433 discloses a rubber composition simultaneously providing low heat generation and reinforcing properties simultaneously. This composition allows the realization of tires providing low fuel consumption, excellent durability, ease of machining and good surface properties.
  • the rubber composition contains 100 parts by weight of a diene rubber component, 0.5 to 50 parts by weight of bagasse charcoal, having a BET surface area of 10 to 300 m 2 / g, and at least one part by weight of black carbon and silica.
  • the total amount of bagasse charcoal, the black of carbon and silica is preferably from 30 to 100 parts by weight per 100 parts by weight of the diene rubber component.
  • This type of composition has the disadvantage of requiring the addition of carbon black, particularly toxic, and silica to allow a better compatibility of bagasse charcoal in the rubber.
  • US 2003/157314 discloses a porous high surface area composite comprising a polymeric material and one or more high surface area fillers.
  • the high surface area fillers consist of carbonaceous materials, mineral and metal particles of high specific surface area such as, for example, Raney metals, rare earth oxides, porous ceramics, perlites, zeolites, clays.
  • the carbonaceous materials may be in the form of powder and are obtained for example from petroleum pitch, phenolic resins, coconut shells and other organic products.
  • a carbonaceous material that can be envisaged is activated carbon.
  • This type of composite has the disadvantage of requiring the inclusion of polyoxyethylene ensuring a binder function between the active carbon and the polymeric material.
  • One of the aims of the invention is thus to remedy these drawbacks by proposing a dye additive intended to be dispersed in a matrix such as a plastic material, a rubber, a metal, glass, a crystal, a ceramic, paint, silicones, plaster, cement, ink, stain, polish or the like of simple manufacture which is inexpensive and does not present a risk to health.
  • a dye additive intended to be dispersed in a matrix such as a plastic material, a rubber, a metal, glass, a crystal, a ceramic, paint, silicones, plaster, cement, ink, stain, polish or the like of simple manufacture which is inexpensive and does not present a risk to health.
  • a coloring additive intended to be dispersed in a matrix such as a plastic material, a rubber, a metal, glass, crystal, a ceramic, plaster, cement, silicones, paint, stain, ink, polish or the like; said additive is remarkable in that it consists of at least one vegetable charcoal powder whose granulometry is included between 0 and 400 ⁇ and whose molecular structure is in the form of parallel planes of polygons and / or in the form of ovoid tubes.
  • the molecular structure in the form of parallel planes of polygons and / or in the form of ovoid tubes of the vegetable charcoal particles provides good cohesion of said plant charcoal particles in a matrix such as a plastic material, a rubber or a metal , glass, crystal, ceramics, plaster, cement, silicones, paint, stain, ink, polish or the like, without the need for an adjuvant.
  • the particles of the vegetable charcoal powder have a molecular structure in the form of parallel planes of polygons for a particle size of between 0 and 40 ⁇ .
  • the particles of the vegetable charcoal powder have a molecular structure in the form of ovoid tubes for a particle size of between 200 and 400 ⁇ .
  • the particles of the vegetable charcoal powder have a molecular structure in the form of parallel planes of polygons and in the form of ovoid tubes with a particle size of between 40 and 200 ⁇ .
  • the vegetable charcoal powder consists of charcoal powder.
  • the vegetable charcoal powder consists of charcoal powder obtained by pyrolysis of organic residues.
  • Another object of the invention relates to a plastic material for producing plastic parts by injection molding, extrusion, extrusion blow molding or extrusion inflation, containing at least one polymer and at least one dye additive which is remarkable in that it comprises at least one 0.2% by weight of a vegetable charcoal powder whose particle size is between 0 and 400 ⁇ and whose molecular structure is in the form of parallel planes of polygons and / or in the form of ovoid tubes.
  • the particles of the vegetable charcoal powder have a molecular structure in the form of parallel planes of polygons for a particle size of between 0 and 40 ⁇ .
  • the particles of the vegetable charcoal powder have a molecular structure in the form of ovoid tubes for a particle size of between 200 and 400 ⁇ .
  • the particles of the vegetable charcoal powder have a molecular structure in the form of parallel planes of polygons and in the form of ovoid tubes with a particle size of between 40 and 200 ⁇ .
  • the vegetable charcoal powder consists of charcoal powder.
  • the vegetable charcoal powder consists of charcoal powder obtained by pyrolysis of organic residues.
  • the polymer is chosen from the following list of polymers: polycarbonate (PC), polyamide 6 (PA6), polylactic acid (PLA), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyesters block amide (PEBA) or a combination of these polymers .
  • Said plastic material comprises at least 6% by weight of a vegetable charcoal powder whose particle size is between 0 and 400 ⁇ to produce parts having a brushed metal appearance.
  • said plastic material comprises at least 6% by weight of a vegetable charcoal powder whose particle size is between 200 and 400 ⁇ to produce foamed parts.
  • Another object of the invention relates to a masterbatch for the production of plastic parts by injection molding, extrusion, extrusion blow molding or inflation extrusion, from granules of at least one polymer, said masterbatch is remarkable in that it consists of granules comprising at least one polymer and at least 20% by weight of a vegetable charcoal powder whose particle size is between 0 and 400 ⁇ and whose molecular structure is in the form of parallel planes of polygons and / or in the form of ovoid tubes.
  • the particles of the vegetable charcoal powder have a molecular structure in the form of parallel planes of polygons for a particle size of between 0 and 40 ⁇ .
  • the particles of the vegetable charcoal powder have a molecular structure in form for a particle size of between 200 and 400 ⁇ .
  • the particles of the vegetable charcoal powder have a molecular structure in the form of parallel planes of polygons and in the form of ovoid tubes for a particle size of between 40 and 200 ⁇ .
  • the vegetable charcoal powder consists of charcoal powder.
  • the vegetable charcoal powder consists of charcoal powder obtained by pyrolysis of organic residues.
  • the polymer is chosen from the following list of polymers: polycarbonate (PC), polyamide 6 (PA6), polylactic acid (PLA), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyether amide block (PEBA) or a combination of these polymers .
  • the granules comprise at least 60% by weight of a vegetable charcoal powder.
  • Another subject of the invention relates to a masterbatch for the production of paints, dyes, liquid inks, or the like which is remarkable in that it consists of at least one liquid solvent and at least 30% by weight.
  • a charcoal powder whose particle size is between 0 and 400 ⁇ and whose molecular structure is in the form of parallel planes of polygons and / or in the form of ovoid tubes.
  • the particles of the vegetable charcoal powder have a molecular structure in the form of parallel planes of polygons for a particle size of between 0 and 40 ⁇ .
  • the particles of the vegetable charcoal powder have a molecular structure in the form of ovoid tubes with a particle size of between 200 and 400 ⁇ m.
  • the particles of the vegetable charcoal powder have a molecular structure in the form of parallel planes of polygons and in the form of ovoid tubes for a particle size of between 40 and 200 ⁇ .
  • the vegetable charcoal powder consists of charcoal powder.
  • the vegetable charcoal powder consists of a coal powder obtained by pyrolysis of organic residues.
  • the solvent is selected from the list of the following solvents: water, aromatic hydrocarbons, esters, ketones, alcohols, glycol ethers or a combination of these solvents.
  • Said masterbatch comprises at least 60% by weight of a vegetable charcoal powder.
  • Another subject of the invention relates to a masterbatch for the production of plastic parts by injection molding, extrusion, extrusion blow molding or inflation extrusion, from granules of at least one polymer, and / or for the realization for the production of paints or liquid inks by dissolving in at least one solvent, said masterbatch is remarkable in that it consists of granules comprising at least 90% by weight of vegetable charcoal powder, whose particle size is between 0.degree. and 400 ⁇ and whose molecular structure is in the form of parallel planes of polygons and / or in the form of ovoid tubes, and at most 10% by weight of at least one binder.
  • Said binder is chosen from the list of the following binders: starch, gum arabic, paraffin, potassium nitrate, milk casein or a combination of these binders.
  • the particles of the vegetable charcoal powder have a molecular structure in the form of parallel planes of polygons for a particle size of between 0 and 40 ⁇ .
  • the particles of the vegetable charcoal powder have a molecular structure in the form of ovoid tubes with a particle size of between 200 and 400 ⁇ m.
  • the particles of the vegetable charcoal powder have a molecular structure in the form of parallel planes of polygons and in the form of ovoid tubes for a particle size of between 40 and 200 ⁇ .
  • Another object of the invention relates to a method of manufacturing a plastic part by injection molding comprising at least the following steps of:
  • said process is remarkable in that the granules consist of at least one polymer and at least 6% by weight of a vegetable charcoal powder, the particle size of which is between 0 and 400 ⁇ and the molecular structure of which is in the form of parallel planes of polygons and / or in the form of ovoid tubes, and in that said granules are heated to form a viscous paste injected into the mold at an injection speed less than or equal to 25% of the standard injection speed in order to obtain a degassing of the carbon black particles providing foaming of the plastic part.
  • a final subject of the invention relates to a method of manufacturing a foamed plastic part remarkable in that it comprises at least the following steps: introduction of granules consisting of at least one polymer and at least 6% by weight a vegetable charcoal powder, the particle size of which is between 0 and 400 ⁇ m and whose molecular structure is in the form of parallel planes of polygons and / or in the form of ovoid tubes, in a feed screw, heating pellets in the auger to provide a plastics paste without degassing the biobased carbon black particles, injecting the dough into a mold to make a plastic part
  • thermoforming the plastic part at a speed sufficiently low and at a sufficiently high temperature that the biobased carbon black particles degassed to provide foaming of the plastic part.
  • the dye additive according to the invention will find numerous applications, in particular for the manufacture of plastic objects, rubber paint, dyeing, cosmetics, inks, synthetic fibers for the production of textile parts, tires or waxing.
  • FIG. 1 is an electron microscope view of carbon black particles of the prior art
  • FIG. 2 is a diagrammatic representation of an injection device for molding plastic parts obtained from a polymer and the coloring additive according to the invention
  • FIG. 3 is an electron microscope view of carbon black particles having a particle size of less than or equal to 40 ⁇ according to the invention
  • FIG. 4 is an electron microscope view of carbon black particles having a particle size of between 40 and 200 ⁇ according to the invention
  • FIG. 5 is an electron microscope view of carbon black particles having a particle size of between 200 and 400 ⁇ according to the invention
  • FIG. 6 is a representation of the curve of the average viscosity index as a function of the percentage by weight of the dye additive according to the invention in polylactic acid, so-called PLA,
  • FIG. 7 is a representation of the curve of the average viscosity index as a function of the percentage by weight of the dye additive according to the invention in polypropylene (PP) for different particle sizes of said dye additive
  • FIG. 8 is a representation of the curve of the average viscosity index as a function of the percentage by weight of the dye additive according to the invention in polyamide (PA) for different particle sizes of the said color additive
  • PP polypropylene
  • PA polyamide
  • FIG. 9 is a graphical representation of the curve of the density as a function of the percentage by weight of the dye additive according to the invention in polylactic acid (PL A) for different particle sizes of said dye additive,
  • FIG. 10 is a graphical representation of the curve of the density as a function of the percentage by weight of the dye additive according to the invention in polypropylene (PP) for different particle sizes of said dye additive,
  • FIG. 11 is a graphical representation of the bending modulus curve as a function of the percentage by weight of the dye additive according to the invention in polylactic acid (PL A) for various particle sizes of said dye additive,
  • FIG. 12 is a graphical representation of the bending modulus curve as a function of the percentage by weight of the dye additive according to the invention in polypropylene (PP) for different particle sizes of said dye additive,
  • FIG. 13 is a graphical representation of the curve of flexural modulus as a function of the weight percentage of the dye additive according to the invention in polyamide (PA) for different particle sizes of said dye additive;
  • FIG. 14 is a graphical representation of the curve of the tensile modulus as a function of the percentage by weight of the dye additive according to the invention in polylactic acid (PL A) for different particle sizes of said color additive,
  • FIG. 15 is a graphical representation of the curve of the flexural modulus as a function of the percentage by weight of the dye additive according to the invention in polypropylene (PP) for different particle sizes of said dye additive,
  • FIG. 16 is a graphical representation of the curve of flexural modulus as a function of the percentage by weight of the dye additive according to the invention in polyamide (PA) for different particle sizes of said dye additive,
  • FIG. 17 is a graphical representation of the elongation at break curve expressed in% as a function of the percentage by weight of the dye additive according to the invention in polylactic acid (PLA) for different particle sizes of said dye additive; ,
  • FIG. 18 is a graphical representation of the elongation at break curve expressed in% as a function of the percentage by weight of the following color additive; the invention in polypropylene (PP) for different particle sizes of said color additive,
  • PP polypropylene
  • FIG. 19 is a graphical representation of the elongation at break curve expressed in% as a function of the percentage by weight of the dye additive according to the invention in polyamide (PA) for different particle sizes of said dye additive,
  • FIG. 20 is a graphical representation of the curve of the energy of rupture as a function of the percentage by weight of the dye additive according to the invention in polylactic acid (PL A) for different granulometries of said dye additive,
  • FIG. 21 is a graphical representation of the curve of the energy of rupture as a function of the percentage by weight of the dye additive according to the invention in polypropylene (PP) for different particle sizes of said dye additive,
  • FIG. 22 is a graphical representation of the curve of the energy of rupture as a function of the percentage by weight of the dye additive according to the invention in polyamide (PA) for different particle sizes of said dye additive;
  • FIG. 23 is a graphical representation of the attenuation curve of an electromagnetic wave as a function of the frequency of said wave for a 1.66 mm thick polycarbonate (PC) plate loaded with carbon black, prior art,
  • FIG. 24 is a graphical representation of the attenuation curve of an electromagnetic wave as a function of the frequency of said wave for a polyether block amide plate (PEBA) and for a polyamide plate with a thickness of 1, 60 mm respectively charged with a dye additive of 12% by weight with a particle size of between 40 and 80 ⁇ and with a dye additive of 20% by weight with a particle size of between 200 and 400 ⁇ ,
  • PEBA polyether block amide plate
  • FIG. 24 is a graphical representation of the attenuation curve of an electromagnetic wave as a function of the frequency of said wave for a polyether block amide plate (PEBA) and for a polyamide plate with a thickness of 1, 60 mm respectively charged with a dye additive of 12% by weight with a particle size of between 40 and 80 ⁇ and with a dye additive of 20% by weight with a particle size of between 200 and 400 ⁇ ,
  • PEBA polyether block amide plate
  • FIG. 25 is a graphical representation of the change in heat flux as a function of the polylactic acid temperature loaded with a color additive according to the invention of 12% by weight with different particle sizes.
  • the process for manufacturing colored plastic parts consists of introducing granules of a plastic material and a dye additive consisting of at least one vegetable charcoal powder made up of so-called biobased carbon black particles whose particle size is between 0 and 400 ⁇ and / or a master batch consisting of granules comprising at least one polymer and at least 20% by weight of a vegetable charcoal powder whose particle size is between 0 and 400 ⁇ , as will be further detailed in a hopper (1) feeding a worm (2) driven in rotation by a motor (3) and extending into a tube (4) heated by heating means (5) positioned along said tube (4).
  • the plastic material is thus subjected to a mechanical treatment (compression and mixing) and a heat treatment (heating) providing a viscous and homogeneous paste which is pushed by the worm in rotation towards an outlet orifice (6).
  • the viscous paste expelled through the orifice fills a mold (7) closed and cooled.
  • the viscous paste cools and solidifies in the form of the mold (7).
  • Said mold (7) then opens to eject the piece (8) thus produced.
  • the dye additive according to the invention may also be used in any other manufacturing process, well known to those skilled in the art, from thermoplastics such as, for example, in injection-blowing processes. extrusion, extrusion blow molding, extrusion-inflation, forming, thermoforming, expanding molding, calendering or rotational molding for example without departing from the scope of the invention.
  • the dye additive according to the invention consists of at least one vegetable charcoal powder whose particle size is between 0 and 400 ⁇ .
  • Said vegetable charcoal powder consists of charcoal powder and / or coal powder obtained by pyrolysis of organic residues such as cut plants for example.
  • the particles of the vegetable charcoal powder have, with reference to FIG. 3, a molecular structure in the form of parallel planes of polygons with a particle size of between 0 and 40 ⁇ .
  • These flakes of coal may have any polygonal shape such as a rectangular, triangular, hexagonal shape, etc. .. and have pores, the number and size of pores depending in particular on the wood species used in the manufacture of the charcoal powder and the part of the wood used (sapwood, bark, heart, etc. ).
  • the particles of the vegetable charcoal powder have a molecular structure in the form of parallel planes of polygons and in the form of ovoid tubes with a particle size of between 40 and 200 ⁇ .
  • the particles of the vegetable charcoal powder have a molecular structure in the form of ovoid tubes with a particle size of between 200 and 400 ⁇ .
  • the charcoal powder may optionally comprise impurities, in a small quantity, resulting from the pyrolysis of the organic material, the impurities being of the calcium, magnesium, potassium or silicon type, etc.
  • the addition of the dye additive according to the invention in a plastic matrix such as a thermoplastic material, a thermosetting material or elastomers can be done without specific adjuvant and can improve the physical and / or chemical properties and / or biological materials of said plastics depending in particular on the particle size of the dye additive carbon particles and / or the percentage by weight of said dye additive introduced into the plastic matrix.
  • the average viscosity index decreases when the percentage by weight of the coloring additive according to the invention increases, regardless of the particle size of the color additive introduced into the polylactic acid matrix (PLA).
  • Said average viscosity index mvi is measured according to ISO 1133, that is to say by heating a sample at a temperature of 230 ° C. with a load of 3.8 kg.
  • This reduction in the average viscosity index mvi is essentially marked for percentages by weight of between 0 and 10%, the average viscosity index mvi being substantially constant between 10 and 20% by weight of coloring additive additive.
  • the addition of the dye additive according to the invention thus makes it possible to increase the viscosity of the PLA and the coloring additive can thus be introduced into polylactic acid in injection or extrusion processes in particular.
  • the average viscosity index mvi measured according to the ISO 1133 standard, decreases substantially linearly when the percentage by weight of the coloring additive according to the invention increases, whatever the particle size of the color additive introduced into the polypropylene (PP) matrix.
  • the addition of the dye additive according to the invention makes it possible to increase the viscosity of polypropylene (PP).
  • the average viscosity index mvi measured according to the ISO 1133 standard, decreases substantially linearly when the percentage by weight of the coloring additive according to the invention increases and whatever the particle size of the dye additive introduced into the polyamide matrix (PA).
  • PA polyamide matrix
  • the average viscosity index mvi is generally stable regardless of the charge and the particle size of the additive according to the invention, said average viscosity index mvi remaining in the range mvi injection and / or injection processes. 'extrusion.
  • the addition of the additive according to the invention does not require any modification of the parameters of the injection and / or extrusion processes in particular, and whatever the concentration of said additive in polypropylene (PP ). This is valid for a majority of plastics.
  • the density measured according to the ISO 1183 standard of polypropylene (PP) polylactic acid (PLA) compounds loaded with different percentages of biobased carbon black particles with particle sizes of between 0 and 40 ⁇ , between 40 and 80 ⁇ and between 200 and 400 ⁇ increases very slightly with the percentage of biobased carbon black particles.
  • the carbon black particles according to the invention have a density of approximately 1.65 g / cm 3 which is greater than the density of polylactic acid (1.25 g / cm 3) and the density of polypropylene. (0.9 g / cm3).
  • biobased carbon black particles according to the invention substantially rigid plastic parts obtained from polylactic acid loaded with carbon black particles according to the invention.
  • the flexural modulus measured according to ISO 178 increases substantially linearly as a function of the percentage of biobased carbon black particles introduced into a polypropylene (PP) matrix, regardless of the particle size of said particles.
  • the carbon black particles according to the invention substantially stiffen plastic parts obtained from polypropylene loaded with carbon black particles according to the invention.
  • the bending modulus measured according to ISO 178 increases substantially linearly as a function of the percentage of biobased carbon black particles introduced into a polyamide (PA) matrix, for particle sizes of between 40 and 80 ⁇ and between 200 and 400 ⁇ , with the exception of the particle size of between 0 and 40 ⁇ .
  • PA polyamide
  • the carbon black particles according to the invention substantially stiffen plastic parts obtained from polyamide charged with carbon black particles according to the invention having a particle size greater than 40 ⁇ .
  • the tensile modulus measured according to the ISO 527 standard increases substantially linearly as a function of the percentage of biobased carbon black particles introduced into a polylactic acid (PLA) matrix, regardless of the particle size of said particles. particles.
  • the carbon black particles according to the invention substantially increase the resistance to elongation of plastic parts obtained in polylactic acid loaded with carbon black particles according to the invention, this increase in resistance being able to reach at 45% for a load of 20% by weight of carbon black particles having a particle size of between 0 and 40 ⁇ .
  • the tensile modulus measured according to the ISO 527 standard increases substantially linearly as a function of the percentage of biobased carbon black particles introduced into a polypropylene (PP) matrix, whatever the particle size of said particles.
  • the carbon black particles according to the invention substantially increase the resistance to elongation of plastic parts obtained in polypropylene loaded with carbon black particles according to the invention, this increase in resistance up to 72 % for a charge of 20% by weight of carbon black particles having a particle size of between 40 and 80 ⁇ .
  • the tensile modulus measured according to the ISO 527 standard varies only very slightly regardless of the percentage by weight of the carbon black filler according to the invention having a particle size of between 0 and 40 ⁇ in a polyamide matrix (PA).
  • said tensile modulus increases substantially linearly as a function of the percentage of biobased carbon black particles, having a particle size of between 40 and 80 ⁇ or a particle size of between 200 and 400 ⁇ , introduced into a polyamide matrix.
  • the carbon black particles according to the invention having a particle size of between 40 and 80 ⁇ or a particle size of between 200 and 400 ⁇ substantially increase the resistance to elongation of plastic parts obtained in polypropylene loaded with black particles. According to the invention, this increase in resistance can reach up to 60% for a load of 20% by weight of biobased carbon black particles having a particle size of between 200 and 400 ⁇ .
  • the elongation at break of samples obtained in polylactic acid (PLA) comprising different percentages by weight of a charge of carbon black particles according to the invention for different sizes.
  • This elongation at break was measured in tensile tests according to ISO 527.
  • the elongation at break of the PLA samples decreases substantially linearly when the weight percentage of the carbon black particles according to the invention increases. regardless of the particle size of said particles.
  • the quantity of particles as well as the particle size of these particles provide modifications of the mechanical characteristics of the plastics without the need for addition of other adjuvants.
  • the carbon black particles according to the invention also provide a significant increase in the hardness of the plastics in which they are introduced.
  • the table below records the Shore D hardness values measured for polypropylene (PP) samples comprising 0.8, 12 and 20% by weight of a charge of biobased carbon black particles having a particle size between 40 and 80 ⁇ . Shore hardness measurements were made according to ISO 868 with a penetration type D durometer.
  • carbon black particles according to the invention significantly improve, by about 16%, the shore hardness of polypropylene (PP) thus improving the scratch resistance of polypropylene, but also of polyethylene (PE), polylactic acid (PLA) and poly (n-butylacrylate) (PBAX).
  • PP polypropylene
  • PVA polylactic acid
  • PBAX poly (n-butylacrylate)
  • biobased carbon black particles significantly improve the scratch resistance of all polymers.
  • the carbon black particles of the dye additive according to the invention exhibit adsorption properties of the gases so that said carbon black particles according to the invention allow, after integration into a plastic matrix in particular, significantly reduce emissions of volatile organic compounds known as VOCs, thus reducing the odors and toxicity of plastics.
  • VOCs volatile organic compounds
  • TLVs regulatory exposure limit values
  • carbon black particles according to the invention provide modifications of the physical properties of the plastics into which they are introduced.
  • the surface resistivity varies in particular according to the percentage by weight of the carbon black particles according to the invention and the particle size of said particles as can be seen in the table below. 0-40 ⁇ 40-80 ⁇ 200-400 ⁇
  • PLA 10 ⁇ 12 5.10 ⁇ 10 6.10 ⁇ 10 7.10 ⁇ 10 10 ⁇ 12 1.10 ⁇ 1 1 9.10 ⁇ 10 9.10 ⁇ 10 10 ⁇ 12 2.10 ⁇ 1 1 1.10 ⁇ 1 1 2.10 ⁇ 12
  • PA 4.10 ⁇ 1 1 5.10 ⁇ 10 6.10 ⁇ 10 7.10 ⁇ 10 4.10 ⁇ 1 1 2.10 ⁇ 1 1 6.10 ⁇ 10 8.10 ⁇ 10 4.10 ⁇ 1 1 2.10 ⁇ 1 1 2.10 ⁇ 1 1 2.10 ⁇ 1 1 1
  • TPE 10 ⁇ 12 6.10 ⁇ 10 3.10 ⁇ 10 3.10 ⁇ 10 10 ⁇ 12 7.10 ⁇ 10 7.10 ⁇ 10 5.10 ⁇ 10 10 ⁇ 12 8.10 ⁇ 10 1.10 ⁇ 1 1 6.10 ⁇ 10
  • plastics loaded with carbon black particles according to the invention tend to conduct electrostatic charges, in the same way as metals, so that said plastics loaded with carbon black particles according to the invention. have anti-static properties.
  • the adhesion and displacement properties of the electrostatic charges of the plastics charged with carbon black particles according to the invention thus make it possible, without prior treatment, to carry out electroplating or electroplating operations such as, for example, nickel plating, chromium plating, copper plating, tin plating, gilding, silver plating or the like.
  • the attenuation of a 1.6 mm thick polyamide (PA) plate loaded with 20% by weight of carbon black particles according to the invention having a particle size of between 200 and 400 ⁇ and a 1.6 mm thick PEBA sheet loaded with 12% by weight of carbon black particles according to the invention having a particle size of between 40 and 80 ⁇ is substantially similar to the attenuation of a polycarbonate (PC) plate having a thickness of 1.6 mm charged with carbon black of the prior art, said carbon black of the prior art having been selected for conduction.
  • the addition of carbon black particles according to the invention in a plastic matrix such as polyamide (PA), polyethylene amide blocks (PEBA), polypropylene (PP), etc. does not modify the thermal behavior. during the cooling phase of the plastics whatever the particle size of the carbon black particles and regardless of the percentage by weight of said particles in said plastic.
  • a percentage by weight of 1.5% of carbon black particles according to the invention with a particle size of between 0 and 100 ⁇ is sufficient to provide a black coloration to the plastic matrix in which they are introduced.
  • the percentage by weight of carbon black particles but also as a function of the injection or extrusion temperature and the injection or extrusion speed, it is possible to obtain different types of surface effect such as glossy, varnished, matte, metallic, brushed metal, a surface providing good paint adhesion, including for plastics such as polypropylene (PP) or polyethylene (PE) for example, which traditionally do not allow sufficient adhesion of paints, etc ...
  • a black coloration may be obtained with a percentage by weight of the carbon black particles according to the invention of less than 1.5%.
  • the carbon blacks of the prior art stain black in the mass from 0.2 or 0.3% by weight.
  • the plastic matrix in which the carbon black particles according to the invention are introduced may consist of any material thermoplastic such as polycarbonate (PC), polyamide 6 (PA6), polylactic acid (PLA), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyether amide block (PEBA), polystyrene (PS), polyacetals or polyoxymethylene (POM) or polyvinyl chloride (PVC) for example, in any thermosetting plastic material such as polyurethanes (PUR), unsaturated polyesters, phenoplasts (PF) or aminoplasts (MF), epoxys by example, or else in elastomers and rubbers.
  • PC polycarbonate
  • PA6 polyamide 6
  • PLA polylactic acid
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PEBA polyether amide block
  • PS polystyrene
  • POM polyoxymethylene
  • PVC polyvinyl chloride
  • thermosetting plastic material such as polyurethanes (PUR), unsaturated polyesters, phenoplasts (PF
  • carbon black particles according to the invention may be introduced into any other type of solid or liquid matrix such as rubber, metal, glass, crystal, ceramic, paint, silicones, plaster, cement, ink, stain, polish or the like without departing from the scope of the invention.
  • the carbon black particles according to the invention allow the quick and easy manufacture of foamed plastic parts.
  • the method of manufacturing such parts consists at least in the following steps of:
  • the granules consist of at least one polymer and at least 6% by weight of a vegetable charcoal powder whose particle size is between 0 and 400 ⁇ and in that said granules are heated to form a viscous paste injected into the mold at an injection speed less than or equal to 25% of the injection speed of the unfilled plastic, in order to obtain a degassing of the carbon black particles providing foaming of the plastic part.
  • the carbon black particles according to the invention degass and provide at the outlet of the extruder a viscous paste comprising gas bubbles, the number and size of these bubbles depending in particular on the particle size of the particles, the amount of particles introduced into the plastic matrix, the temperature and the extrusion rate. It will be observed that the slower the injection speed, the greater the concentration of carbon black particles according to the invention, the greater the particle size of the carbon black particles according to the invention and the higher the injection temperature. will be high, the more the foaming effect will be important.
  • a first step consists in forming polymer plates loaded with at least 6% by weight of carbon particles according to the invention, said particles of carbon black having a particle size of between 0 and 400 ⁇ , such whereby said carbon black particles do not degass to prevent foaming.
  • the polymer plates loaded with carbon black particles according to the invention are thermo formed at a sufficiently low speed and at a sufficiently high temperature so that the carbon black particles according to the invention degassed to provide foaming parts. in plastic.
  • Another object of the invention relates to a masterbatch for the production of plastic parts by injection molding, extrusion, extrusion blow molding or inflation extrusion, from granules of at least one polymer.
  • Said masterbatch consists of granules comprising at least one polymer and at least 20% by weight of a vegetable charcoal powder whose particle size is between 0 and 400 ⁇ .
  • the particles of the vegetable charcoal powder have a molecular structure in the form of parallel planes of polygons with a particle size of between 0 and 40 ⁇ , a molecular structure in the form of ovoid tubes with a particle size of between 200 and 400 ⁇ and a molecular structure. in the form of parallel planes of polygons and in the form of ovoid tubes for a particle size of between 40 and 200 ⁇ .
  • Said vegetable charcoal powder consists of charcoal powder and preferably in charcoal powder obtained by pyrolysis of organic residues.
  • Said polymer is chosen from the following list of polymers: polycarbonate (PC), polyamide 6 (PA6), polylactic acid (PLA), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyether amide block (PEBA) or a combination of these polymers .
  • the granules of the masterbatch preferably comprise at least 60% by weight of a vegetable charcoal powder.
  • Another subject of the invention relates to a masterbatch for the production of paints, dyes, liquid inks or the like consisting of at least one liquid solvent and at least 30% by weight of a vegetable charcoal powder whose granulometry is between 0 and 400 ⁇ .
  • the particles of the vegetable charcoal powder have a molecular structure in the form of parallel planes of polygons for a particle size of between 0 and 40 ⁇ , a molecular structure in the form of ovoid tubes with a particle size of between 200 and and 400 ⁇ and a molecular structure in the form of parallel planes of polygons and in the form of ovoid tubes for a particle size of between 40 and 200 ⁇ .
  • Said vegetable charcoal powder consists of charcoal powder and preferably in charcoal powder obtained by pyrolysis of organic residues.
  • the solvent of the masterbatch is selected from the list of the following solvents: water, aromatic hydrocarbons, esters, ketones, alcohols, glycol ethers or a combination of these solvents.
  • the masterbatch comprises at least 60% by weight of a vegetable charcoal powder.
  • the masterbatch for the production of plastic parts by injection molding, extrusion, extrusion blow molding or extrusion inflation, from granules of at least one polymer, and / or for the realization for the production of paints or liquid inks by dissolving in at least one solvent can consist of granules comprising at least 90% by weight of vegetable charcoal powder whose particle size is between 0 and 400 ⁇ and at most 10% by weight of at least one binder.
  • the particles of the vegetable charcoal powder have a molecular structure in the form of parallel planes of polygons with a particle size of between 0 and 40 ⁇ , a molecular structure in the form of ovoid tubes with a particle size of between 200 and 400 ⁇ and a molecular structure. in the form of parallel planes of polygons and in the form of ovoid tubes for a particle size of between 40 and 200 ⁇ .
  • the binder is preferably selected from the list of the following binders: starch, gum arabic, paraffin, potassium nitrate, milk casein or a combination of these binders. Note that this type of binder allows a complete and rapid dissolution of biobased carbon black particles in the solid or liquid matrix without impairing the mechanical and physical properties of the end products.

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Abstract

La présente invention concerne un additif colorant destinée à être dispersée dans une matrice telle qu'une matière plastique, un métal, du verre, du cristal; une céramique, de la peinture, des silicones, du plâtre, du ciment, de l'encre, de la teinture, du cirage ou similaire; ledit additif colorant est remarquable en ce qu'il est constitué d'au moins une poudre de charbon végétal dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μιη. D'autres objets de l'invention concernent notamment une matière plastique comportant ledit additif colorant suivant l'invention, un mélange maître pour la réalisation de pièce plastique, un mélange maître pour la réalisation de peintures, d'encres ou similaires et un procédé de fabrication de pièces plastiques moussés ou similaires.

Description

ADDITIF A BASE DE POUDRE DE CHARBON VEGETAL POUR MATRICE
POLYMERE OU SIMILAIRE
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention à trait aux additifs pour des matières plastiques, des caoutchoucs, des encres, des peintures ou similaire, et plus particulièrement aux additifs colorants. ART ANTÉRIEUR
Dans le domaine de la plasturgie et plus particulièrement dans le domaine des pneumatiques, il est bien connu d'utiliser comme charge colorante du noir de carbone. Le noir de carbone est une des formes amorphe et élémentaire du carbone ou sous forme de carbone colloïdal. Le noir de carbone est massivement produit par l'industrie pétrolière ou de la carbochimie par combustion incomplète d'une petite quantité d'huile végétale et de produits pétroliers lourds tels que le goudron, le goudron de houille ou le goudron de craquage d'éthylène par exemple. Les procédés les plus couramment utilisés pour l'obtention de noir de carbone sont notamment le procédé dit « furnace », le procédé dit « channel » ou le procédé plasma notamment.
En référence à la figure 1, le noir de carbone se présente sous la forme de minuscules sphères de carbone, le plus souvent sous forme d'agrégats de ces sphères, dont les dimensions sont généralement comprises entre 10 et lOOOnm. L'IUPAC selon l'acronyme anglo-saxon de « International Union of Pure and Applied Chemistry » définit le noir de carbone comme étant des particules, nodules ou agrégats ayant une dimension inférieure à lOOOnm. Le noir de carbone est transformé en granules de 0,1 à 1 mm pour en faciliter la manipulation et réduire la formation de poussières toxiques.
Le noir de carbone usuellement commercialisé en tant que charge colorante est majoritairement constitué de carbone et de traces de composés aromatiques, d'hydrogène, d'oxygène, d'azote et de souffre qui sont chimiquement liés au carbone. Les résidus aromatiques présents dans le noir de carbone sont des hydrocarbures aromatiques polycycliques dits HAP et le noir de carbone comporte également des dérivés nitrés et soufrés de HAP. Outre le fait que le noir de carbone est onéreux, les procédés de fabrication du noir de carbone produisent de grande quantité de C02 responsable du réchauffement climatique.
Par ailleurs, le noir de carbone pose des problèmes de santé publique. Sa toxicité varie en fonction du diamètre et de la quantité des particules en suspension dans l'air. L'inhalation de noir de carbone provoque des irritations des voies respiratoires pouvant provoquer une clairance pulmonaire qui peut conduire à la toux, le phlegme ou la bronchite chronique. Le contact cutané prolongé avec le noir de carbone peut provoquer des problèmes dermatologiques. De plus, le CIRC considère que le noir de carbone peut être cancérigène pour l'homme.
Afin de remédier à cet inconvénient, il a déjà été imaginé de substituer le noir de carbone par du charbon de bois pulvérulent. C'est le cas notamment de la demande de brevet international WO 2005/098103 et des demandes de brevet américain US 2009062433 et US 2003/157314.
Le document WO 2005/098103 décrit un procédé pour la fabrication de fibre synthétique contenant du charbon de bois avec une haute teneur de charbon de 5 à 30 % en poids par le mélange d'une résine synthétique, qui peut être transformée en une fibre, telle que du polyester, du polypropylène ou du nylon, avec une poudre de charbon de bois ayant une granulométrie égale ou inférieure à 15 μιη sous vide pour produire des cristaux sous forme de granules, et le filage par fusion des cristaux sous forme de mélanges mères ou matières premières.
Afin de permettre une compatibilité avec la résine synthétique, le procédé nécessite un traitement de surface des particules de charbon de bois à partir d'une composition à base de silane grevant ainsi le coût du procédé. Par ailleurs, la cohésion des particules de charbon de bois dans la résine est mauvaise.
La demande de brevet américain US 2009/062433 décrit une composition de caoutchouc procurant simultanément des propriétés de faible génération de chaleur et de renfort simultanément. Cette composition permet la réalisation de pneumatiques procurant une faible consommation en fuel, une excellente durabilité, une facilité d'usinage et de bonnes propriétés de surface. La composition de caoutchouc contient 100 parties en poids d'un composant caoutchouc diène, 0,5 à 50 parties en poids de charbon de bagasse, ayant une surface spécifique BET de 10 à 300 m2 / g, et au moins une partie en poids de noir de carbone et de silice. Le montant total de la bagasse charbon, le noir de carbone et la silice est de préférence de 30 à 100 parties en poids pour 100 parties en poids du composant de caoutchouc diène.
Ce type de composition présente l'inconvénient de nécessiter l'ajout de noir de carbone, particulièrement toxique, et de la silice afin de permettre une meilleure compatibilité du charbon de bagasse dans le caoutchouc.
Le document US 2003/157314 décrit un composite poreux de haute surface spécifique comprenant un matériau polymérique et une ou plusieurs charges de haute surface spécifique. Les charges de haute surface spécifique consistent dans les matériaux carbonés, les particules minérales et métalliques de haute surface spécifique telles que par exemple les métaux de Raney, les oxydes de terres rares, les céramiques poreuses, les perlites, zéolites, argiles. Les matériaux carbonés peuvent se présenter sous la forme de poudre et sont obtenus par exemple à partir de brai de pétrole, de résines phénoliques, de coquilles de noix de coco et d'autres produits organiques. Un matériau carboné envisageable est le charbon actif.
Ce type de composite présente l'inconvénient de nécessiter d'inclure du polyoxyethylène assurant une fonction de liant entre le charbon actif et le matériau polymérique.
Il existe donc un besoin pour un produit de substitution au noir de carbone moins onéreux, ne présentant pas de risque pour la santé et ne nécessitant pas d'adjuvant pour assurer sa cohésion dans une matrice, telle qu'une matrice polymérique ou similaire.
EXPOSE DE L'INVENTION
L'un des buts de l'invention est donc de remédier à ces inconvénients en proposant un additif colorant destiné à être dispersé dans une matrice telle qu'une matière plastique, un caoutchouc, un métal, du verre, du cristal, une céramique, de la peinture, des silicones, du plâtre, du ciment, de l'encre, de la teinture, du cirage ou similaire de fabrication simple et peu onéreuse et ne présentant pas de risque pour la santé.
A cet effet, et conformément à l'invention, il est proposé un additif colorant destiné à être dispersé dans une matrice telle qu'une matière plastique, un caoutchouc, un métal, du verre, du cristal, une céramique, du plâtre, du ciment, des silicones, de la peinture, de la teinture, de l'encre, du cirage ou similaire ; ledit additif est remarquable en ce qu'il est constitué d'au moins une poudre de charbon végétal dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μηι et dont la structure moléculaire est sous forme de plans parallèles de polygones et/ou sous forme de tubes ovoïdes.
On notera que la structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones et/ou sous forme de tubes ovoïdes des particules de charbon végétal procure une bonne cohésion desdites particules de charbon végétal dans une matrice telle qu'une matière plastique, un caoutchouc, un métal, du verre, du cristal, une céramique, du plâtre, du ciment, des silicones, de la peinture, de la teinture, de l'encre, du cirage ou similaire, sans nécessiter d'adjuvant.
Les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones pour une granulométrie comprise entre 0 et 40 μιη.
Les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 200 et 400 μιη.
Les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones et sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 40 et 200 μιη.
La poudre de charbon végétal consiste dans de la poudre de charbon de bois.
La poudre de charbon végétal consiste dans de la poudre de charbon obtenue par pyrolyse de résidus organiques.
Un autre objet de l'invention concerne une matière plastique pour la réalisation de pièces plastiques par injection moulage, par extrusion, extrusion soufflage ou extrusion gonflage, contenant au moins un polymère et au moins un additif colorant remarquable en ce qu'elle comporte au moins 0,2% en masse d'une poudre de charbon végétal dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μιη et dont la structure moléculaire est sous forme de plans parallèles de polygones et/ou sous forme de tubes ovoïdes.
Les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones pour une granulométrie comprise entre 0 et 40 μιη.
Les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 200 et 400 μιη.
Les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones et sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 40 et 200 μιη. La poudre de charbon végétal consiste dans de la poudre de charbon de bois.
La poudre de charbon végétal consiste dans de la poudre de charbon obtenue par pyrolyse de résidus organiques.
Le polymère est choisi parmi la liste des polymères suivant : polycarbonate (PC), polyamide 6 (PA6), acide polylactique (PLA), polypropylène (PP), polyéthylène (PE), polyesters bloc amide (PEBA) ou une combinaison de ces polymères.
Ladite matière plastique comporte au moins 6% en masse d'une poudre de charbon végétal dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μιη pour réaliser des pièces présentant un aspect de métal brossé.
Alternativement ladite matière plastique comporte au moins 6% en masse d'une poudre de charbon végétal dont la granulométrie est comprise entre 200 et 400 μιη pour réaliser des pièces moussés.
Un autre objet de l'invention concerne un mélange maître pour la réalisation de pièces plastiques par injection moulage, par extrusion, extrusion soufflage ou extrusion gonflage, à partir de granules d'au moins un polymère, ledit mélange maître est remarquable en ce qu'il est constitué de granulés comportant au moins un polymère et au moins 20% en masse d'une poudre de charbon végétal dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μιη et dont la structure moléculaire est sous forme de plans parallèles de polygones et/ou sous forme de tubes ovoïdes.
Les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones pour une granulométrie comprise entre 0 et 40 μπι.
Alternativement, les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme pour une granulométrie comprise entre 200 et 400 μιη.
Alternativement, les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones et sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 40 et 200 μιη.
La poudre de charbon végétal consiste dans de la poudre de charbon de bois.
La poudre de charbon végétal consiste dans de la poudre de charbon obtenue par pyrolyse de résidus organiques.
Le polymère est choisi parmi la liste des polymères suivant : polycarbonate (PC), polyamide 6 (PA6), acide polylactique (PLA), polypropylène (PP), polyéthylène (PE), polyéthers bloc amide (PEBA) ou une combinaison de ces polymères. Les granulés comportent au moins 60% en masse d'une poudre de charbon végétal. Un autre objet de l'invention concerne un mélange maître pour la réalisation de peintures, de teintures, d'encres liquides, ou similaires remarquable en ce qu'il est constitué d'au moins un solvant liquide et au moins 30%> en masse d'une poudre de charbon végétal dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μιη et dont la structure moléculaire est sous forme de plans parallèles de polygones et/ou sous forme de tubes ovoïdes.
Les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones pour une granulométrie comprise entre 0 et 40 μιη.
Alternativement, les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 200 et 400 um.
Alternativement, les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones et sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 40 et 200 μιη.
La poudre de charbon végétal consiste dans de la poudre de charbon de bois.
La poudre de charbon végétal consiste en une poudre de charbon obtenue par pyrolyse de résidus organiques.
Le solvant est choisi parmi la liste des solvants suivants : l'eau, les hydrocarbures aromatiques, les esters, les cétones, les alcools, les éthers de glycol ou une combinaison de ces solvants.
Ledit mélange maître comporte au moins 60% en masse d'une poudre de charbon végétal.
Un autre objet de l'invention concerne un mélange maître pour la réalisation de pièces plastiques par injection moulage, par extrusion, extrusion soufflage ou extrusion gonflage, à partir de granules d'au moins un polymère, et/ou pour la réalisation pour la réalisation de peintures ou d'encres liquides par dissolution dans au moins un solvant, ledit mélange maître est remarquable en ce qu'il est constitué de granulés comportant au moins 90%> en poids de poudre de charbon végétal, dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μιη et dont la structure moléculaire est sous forme de plans parallèles de polygones et/ou sous forme de tubes ovoïdes, et au plus 10%> en poids d'au moins un liant. Ledit liant est choisi parmi la liste des liants suivants : amidon, gomme arabique, paraffine, nitrate de potassium, caséine de lait ou une combinaison de ces liants.
Les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones pour une granulométrie comprise entre 0 et 40 μιη.
Alternativement, les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 200 et 400 um.
Alternativement, les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones et sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 40 et 200 μιη.
Un autre objet de l'invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce plastique par injection moulage comportant au moins les étapes suivantes de :
introduction de granulés de matière plastique dans une vis sans fin d'alimentation, - chauffage des granulés dans la vis sans fin afin de procurer une pâte de matière plastique,
injection de la pâte dans un moule,
ledit procédé est remarquable en ce que les granulés sont constitués d'au moins un polymère et au moins 6% en masse d'une poudre de charbon végétal, dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μιη et dont la structure moléculaire est sous forme de plans parallèles de polygones et/ou sous forme de tubes ovoïdes, et en ce que lesdits granulés sont chauffés pour former une pâte visqueuse injectée dans le moule à une vitesse d'injection inférieure ou égale à 25% de la vitesse d'injection standard afin d'obtenir un dégazage des particules de noir de carbone procurant un moussage de la pièce plastique.
Un dernier objet de l'invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce plastique moussée remarquable en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes de : introduction de granulés constitués d'au moins un polymère et au moins 6%> en masse d'une poudre de charbon végétal, dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 um et dont la structure moléculaire est sous forme de plans parallèles de polygones et/ou sous forme de tubes ovoïdes, dans une vis sans fin d'alimentation, chauffage des granulés dans la vis sans fin afin de procurer une pâte de matière plastique sans dégazage des particules de noir de carbone biosourcé, injection de la pâte dans un moule pour réaliser une pièce plastique
thermoformage de la pièce plastique à une vitesse suffisamment faible et à une température suffisamment élevée pour que les particules de noir de carbone biosourcé dégazent pour procurer un moussage de la pièce plastique.
L'additif colorant suivant l'invention trouvera de nombreuses applications notamment pour la fabrication d'objets en plastique, en caoutchouc de peinture, de teinture, de produits cosmétiques, d'encres, de fibres synthétiques pour la réalisation de pièces textiles, de pneumatiques ou de cirage.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES FIGURES
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre, de plusieurs variantes d'exécution, données à titre d'exemple non limitatifs, de l'additif colorant suivant l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue au microscope électronique de particules de noir de carbone de l'art antérieur,
la figure 2 est une représentation schématique d'un dispositif d'injection moulage de pièces plastiques obtenues à partir d'un polymère et de l'additif colorant suivant l'invention,
la figure 3 est une vue au microscope électronique de particules de noir de carbone présentant une granulométrie inférieure ou égale à 40 μιη suivant l'invention,
la figure 4 est une vue au microscope électronique de particules de noir de carbone présentant une granulométrie comprise entre 40 et 200 μιη suivant l'invention,
- la figure 5 est une vue au microscope électronique de particules de noir de carbone présentant une granulométrie comprise entre 200 et 400 μιη suivant l'invention,
la figure 6 est une représentation de la courbe de l'indice de viscosité moyen en fonction du pourcentage en poids de l'additif colorant suivant l'invention dans de l'acide polylactique dit PLA,
- la figure 7 est une représentation de la courbe de l'indice de viscosité moyen en fonction du pourcentage en poids de l'additif colorant suivant l'invention dans du polypropylène (PP) pour différentes granulométries dudit additif colorant, la figure 8 est une représentation de la courbe de l'indice de viscosité moyen en fonction du pourcentage en poids de l'additif colorant suivant l'invention dans du polyamide (PA) pour différentes granulométries dudit additif colorant,
la figure 9 est une représentation graphique de la courbe de la densité en fonction du pourcentage en poids de l'additif colorant suivant l'invention dans de l'acide polylactique (PL A) pour différentes granulométries dudit additif colorant,
la figure 10 est une représentation graphique de la courbe de la densité en fonction du pourcentage en poids de l'additif colorant suivant l'invention dans du polypropylène (PP) pour différentes granulométries dudit additif colorant,
- la figure 11 est une représentation graphique de la courbe du module de flexion en fonction du pourcentage en poids de l'additif colorant suivant l'invention dans de l'acide polylactique (PL A) pour différentes granulométries dudit additif colorant,
la figure 12 est une représentation graphique de la courbe du module de flexion en fonction du pourcentage en poids de l'additif colorant suivant l'invention dans du polypropylène (PP) pour différentes granulométries dudit additif colorant,
la figure 13 est une représentation graphique de la courbe du module de flexion en fonction du pourcentage en poids de l'additif colorant suivant l'invention dans du polyamide (PA) pour différentes granulométries dudit additif colorant,
la figure 14 est une représentation graphique de la courbe du module de traction en fonction du pourcentage en poids de l'additif colorant suivant l'invention dans de l'acide polylactique (PL A) pour différentes granulométries dudit additif colorant,
la figure 15 est une représentation graphique de la courbe du module de flexion en fonction du pourcentage en poids de l'additif colorant suivant l'invention dans du polypropylène (PP) pour différentes granulométries dudit additif colorant,
- la figure 16 est une représentation graphique de la courbe du module de flexion en fonction du pourcentage en poids de l'additif colorant suivant l'invention dans du polyamide (PA) pour différentes granulométries dudit additif colorant,
la figure 17 est une représentation graphique de la courbe de l'allongement à la rupture exprimée en % en fonction du pourcentage en poids de l'additif colorant suivant l'invention dans de l'acide polylactique (PLA) pour différentes granulométries dudit additif colorant,
la figure 18 est une représentation graphique de la courbe de l'allongement à la rupture exprimée en % en fonction du pourcentage en poids de l'additif colorant suivant l'invention dans du polypropylène (PP) pour différentes granulométries dudit additif colorant,
la figure 19 est une représentation graphique de la courbe de l'allongement à la rupture exprimée en % en fonction du pourcentage en poids de l'additif colorant suivant l'invention dans du polyamide (PA) pour différentes granulométries dudit additif colorant,
la figure 20 est une représentation graphique de la courbe de l'énergie de rupture en fonction du pourcentage en poids de l'additif colorant suivant l'invention dans de l'acide polylactique (PL A) pour différentes granulométries dudit additif colorant,
- la figure 21 est une représentation graphique de la courbe de l'énergie de rupture en fonction du pourcentage en poids de l'additif colorant suivant l'invention dans du polypropylène (PP) pour différentes granulométries dudit additif colorant,
la figure 22 est une représentation graphique de la courbe de l'énergie de rupture en fonction du pourcentage en poids de l'additif colorant suivant l'invention dans du polyamide (PA) pour différentes granulométries dudit additif colorant,
la figure 23 est une représentation graphique de la courbe d'atténuation d'une onde électromagnétique en fonction de la fréquence de ladite onde pour une plaque de polycarbonate (PC) d'une épaisseur de 1,61 mm chargée de noir de carbone de l'art antérieur,
- la figure 24 est une représentation graphique de la courbe d'atténuation d'une onde électromagnétique en fonction de la fréquence de ladite onde pour une plaque de polyeSther bloc amides (PEBA) et pour une plaque de polyamide d'une épaisseur de 1,60 mm respectivement chargées d'un additif colorant de 12% en poids avec une granulométrie comprise entre 40 et 80 μιη et d'un additif colorant de 20% en poids avec une granulométrie comprise entre 200 et 400 μιη,
la figure 25 est une représentation graphique de la variation de flux de chaleur en fonction de la température d'acide polylactique chargé d'un additif colorant suivant l'invention de 12% en poids avec différentes granulométries.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION Par souci de clarté, dans la suite de l'invention, les mêmes éléments ont été désignés par les mêmes références aux différentes figures. De plus, les diverses vues en coupe ne sont pas nécessairement tracées à l'échelle.
En référence à la figure 2, le procédé de fabrication de pièces plastiques colorées consiste à introduire des granulés d'une matière plastique et un additif colorant constitué d'au moins une poudre de charbon végétal constituée de particules dites de noir de carbone biosourcé dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μιη et/ou un mélange maître constitué de granulés comportant au moins un polymère et au moins 20% en masse d'une poudre de charbon végétal dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μιη, comme il sera détaillé plus loin, dans une trémie (1) alimentant une vis sans fin (2) entraînée en rotation par un moteur (3) et s 'étendant dans un tube (4) chauffé par des moyens de chauffage (5) positionnés le long dudit tube (4). La matière plastique subit ainsi un traitement mécanique (compression et malaxage) et un traitement thermique (chauffage) procurant une pâte visqueuse et homogène qui est poussée par la vis sans fin en rotation vers un orifice de sortie (6). La pâte visqueuse expulsée par l'orifice vient remplir un moule (7) fermé et refroidi. Au contact des parois froides du moule (7), la pâte visqueuse refroidit et se solidifie en prenant la forme du moule (7). Ledit moule (7) s'ouvre ensuite pour éjecter la pièce (8) ainsi réalisée.
Il est bien évident que l'additif colorant suivant l'invention pourra également être utilisée dans tout autre procédé de fabrication, bien connu de l'homme du métier, à partir de thermoplastiques tel que par exemple dans les procédés d'injection-soufflage, d'extrusion, d'extrusion-soufflage, d'extrusion-gonflage, de formage, de thermo formage, d'expansion moulage, de calandrage ou de rotomoulage par exemple sans sortir du cadre de l'invention.
L'additif colorant suivant l'invention est constitué d'au moins une poudre de charbon végétal dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μιη. Ladite poudre de charbon végétal consiste dans de la poudre de charbon de bois et/ou dans de la poudre de charbon obtenue par pyrolyse de résidus organiques tels que des végétaux coupés par exemple.
Les particules de la poudre de charbon végétal présentent, en référence à la figure 3, une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones pour une granulométrie comprise entre 0 et 40 μιη. Ces paillettes de charbon peuvent présenter une forme polygonale quelconque telle qu'une forme rectangulaire, triangulaire, hexagonale, etc .. et comportent des pores, le nombre et la taille des pores dépendant notamment de l'essence de bois utilisée lors de la fabrication de la poudre de charbon de bois et de la partie du bois utilisée (aubier, écorce, cœur, etc...).
En référence à la figure 4, les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones et sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 40 et 200 μιη.
En référence à la figure 5, les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 200 et 400 μιη.
On notera que la poudre de charbon de bois peut éventuellement comprendre des impuretés, en faible quantité, résultant de la pyrolyse de la matière organique, les impuretés étant du type calcium, magnésium, potassium, silicium, etc...
L'adjonction de l'additif colorant suivant l'invention dans une matrice plastique telle qu'une matière thermoplastique, une matière thermodurcissable ou des élastomères peut se faire sans adjuvant spécifique et permet d'améliorer les propriétés physiques et/ou chimiques et/ou biologiques desdites matières plastique en fonction notamment de la granulométrie des particules de charbon de l'additif colorant et/ou du pourcentage en poids dudit additif colorant introduit dans la matrice plastique.
En référence à la figure 6, on observe que l'indice de viscosité moyen dit mvi selon l'acronyme anglo-saxon « médium viscosity index » diminue lorsque le pourcentage en poids de l'additif colorant suivant l'invention augmente et ce quelque soit la granulométrie de l'additif colorant introduite dans la matrice d'acide polylactique (PLA). Ledit indice de viscosité moyen mvi est mesuré selon la norme ISO 1133, c'est-à-dire en chauffant un échantillon à une température de 230°C avec une charge de 3,8 kg. Cette diminution de l'indice de viscosité moyen mvi est essentiellement marquée pour des pourcentages en poids compris entre 0 et 10%, l'indice de viscosité moyen mvi étant sensiblement constant entre 10 et 20% en poids d'additif charge colorant. L'adjonction de l'additif colorant suivant l'invention permet ainsi d'augmenter la viscosité du PLA et l'additif colorant peut ainsi être introduite dans de l'acide polylactique dans des procédés d'injection ou d'extrusion notamment.
En référence à la figure 7, on observe que l'indice de viscosité moyen mvi, mesuré selon la norme ISO 1133, diminue sensiblement linéairement lorsque le pourcentage en poids de l'additif colorant suivant l'invention augmente et ce quelque soit la granulométrie de l'additif colorant introduite dans la matrice de polypropylène (PP). Ainsi, l'adjonction de l'additif colorant suivant l'invention permet d'augmenter la viscosité du polypropylène (PP).
De la même manière que pour le polypropylène (PP), en référence à la figure 8, on observe que l'indice de viscosité moyen mvi, mesuré selon la norme ISO 1133, diminue sensiblement linéairement lorsque le pourcentage en poids de l'additif colorant suivant l'invention augmente et ce quelque soit la granulométrie de l'additif colorant introduite dans la matrice de polyamide (PA). Ainsi, l'indice de viscosité moyen mvi est globalement stable quelque soit la charge et la granulométrie de l'additif suivant l'invention, ledit indice de viscosité moyen mvi restant dans l'intervalle de mvi des process d'injection et/ou d'extrusion. De cette manière, l'adjonction de l'additif suivant l'invention ne nécessite pas de modification des paramètres des procédés d'injection et/ou d'extrusion notamment, et ce que quel que soit la concentration dudit additif dans le polypropylène (PP). Ceci est valable pour une majorité de plastiques.
Cependant pour certains polymères cristallins comme le PC, on observera que pour une matrice de polycarbonate (PC) l'indice de viscosité moyen mvi augmente fortement, pour une concentration de l'additif suivant l'invention comprise entre 5 et 10% et pour des granulométries dudit additif comprises entre 40 et 80 μιη et comprises entre 200 et 400 μιη, de sorte que le polycarbonate devient trop liquide pour des procédés d'injection et/ou d'extrusion.
En référence aux figures 9 et 10, la densité mesurée selon la norme ISO 1183 de compounds d'acide polylactique (PLA) de polypropylène (PP) chargé avec différents pourcentages des particules de noir de carbone biosourcé de granulométries comprises entre 0 et 40 μιη, entre 40 et 80 μιη et entre 200 et 400 μιη augmente très légèrement avec le pourcentage de particules de noir de carbone biosourcé. En effet, les particules de noir de carbone suivant l'invention présentent une densité d'environ 1,65 g/cm3 qui est supérieure à la densité de l'acide polylactique (1,25 g/cm3) et à la densité du polypropylène (0,9 g/cm3).
En référence à la figure 11, le module de flexion mesuré selon la norme ISO 178 augmente sensiblement linéairement en fonction du pourcentage de particules de noir de carbone biosourcé introduites dans une matrice d'acide polylactique (PLA), et ce quelque soit la granulométrie desdites particules. Ainsi, les particules de noir de carbone biosourcé suivant l'invention rigidifïent sensiblement des pièces plastiques obtenues à partir d'acide polylactique chargé en particules de noir de carbone suivant l'invention.
En référence à la figure 12, le module de flexion mesuré selon la norme ISO 178 augmente sensiblement linéairement en fonction du pourcentage de particules de noir de carbone biosourcé introduites dans une matrice de polypropylène (PP), et ce quelque soit la granulométrie desdites particules. Ainsi, les particules de noir de carbone suivant l'invention rigidifïent sensiblement des pièces plastiques obtenues à partir de polypropylène chargé en particules de noir de carbone suivant l'invention.
En référence à la figure 13, le module de flexion mesuré selon la norme ISO 178 augmente sensiblement linéairement en fonction du pourcentage de particules de noir de carbone biosourcé introduites dans une matrice de polyamide (PA), pour des granulométries de particules comprises entre 40 et 80 μιη et comprises entre 200 et 400 μιη, à l'exception de la granulométrie de particules comprise entre 0 et 40 μιη. Ainsi, les particules de noir de carbone suivant l'invention rigidifïent sensiblement des pièces plastiques obtenues à partir de polyamide chargé en particules de noir de carbone suivant l'invention présentant une granulométrie supérieure à 40 μιη.
En référence à la figure 14, le module de traction mesuré selon la norme ISO 527 augmente sensiblement linéairement en fonction du pourcentage de particules de noir de carbone biosourcé introduites dans une matrice d'acide polylactique (PLA), et ce quelque soit la granulométrie desdites particules. Ainsi, les particules de noir de carbone suivant l'invention augmentent sensiblement la résistance à l'allongement de pièces plastiques obtenues dans de l'acide polylactique chargé en particules de noir de carbone suivant l'invention, cette augmentation à la résistance pouvant atteindre jusqu'à 45% pour une charge de 20% en poids de particules de noir de carbone présentant une granulométrie comprise entre 0 et 40 μιη.
En référence à la figure 15, le module de traction mesuré selon la norme ISO 527 augmente sensiblement linéairement en fonction du pourcentage de particules de noir de carbone biosourcé introduites dans une matrice de polypropylène (PP), et ce quelque soit la granulométrie desdites particules. Ainsi, les particules de noir de carbone suivant l'invention augmentent sensiblement la résistance à l'allongement de pièces plastiques obtenues dans du polypropylène chargé en particules de noir de carbone suivant l'invention, cette augmentation à la résistance pouvant atteindre jusqu'à 72% pour une charge de 20% en poids de particules de noir de carbone présentant une granulométrie comprise entre 40 et 80 μιη.
En référence à la figure 16, le module de traction mesuré selon la norme ISO 527 ne varie que très peu quelque soit le pourcentage en poids de la charge de noir de carbone suivant l'invention présentant une granulométrie comprise entre 0 et 40 μιη dans une matrice de polyamide (PA). Par contre, ledit module de traction augmente sensiblement linéairement en fonction du pourcentage de particules de noir de carbone biosourcé, présentant une granulométrie comprise entre 40 et 80 μιη ou une granulométrie comprise entre 200 et 400 μιη, introduites dans une matrice de polyamide. Ainsi, les particules de noir de carbone suivant l'invention présentant une granulométrie comprise entre 40 et 80 μιη ou une granulométrie comprise entre 200 et 400 μιη augmentent sensiblement la résistance à l'allongement de pièces plastiques obtenues dans du polypropylène chargé en particules de noir de carbone suivant l'invention, cette augmentation à la résistance pouvant atteindre jusqu'à 60% pour une charge de 20%> en poids de particules de noir de carbone biosourcé présentant une granulométrie comprise entre 200 et 400 μιη.
En référence à la figure 17, on a mesuré l'allongement à la rupture d'échantillons obtenus dans de l'acide polylactique (PLA) comprenant différents pourcentages en poids d'une charge de particules de noir de carbone suivant l'invention pour différentes granulométries. Cet allongement à la rupture a été mesuré lors d'essais en traction conformément à la norme ISO 527. L'allongement à la rupture des échantillons de PLA diminue sensiblement linéairement lorsque le pourcentage en poids des particules de noir de carbone suivant l'invention augmente, et ce quelle que soit la granulométrie desdites particules.
En référence à la figure 18, pour des échantillons obtenus dans du polypropylène (PP), on constate que l'allongement à la rupture augmente lorsque le pourcentage en poids de la charge de noir de carbone biosourcé augmente de 0%> à environ 8%, puis ledit allongement à la rupture diminue à partir de 8% en poids de la charge en particules de noir de carbone, et ce quelle que soit la granulométrie. Toutefois, on observera que, plus la granulométrie est grande, plus la diminution de l'allongement à la rupture est grande.
En référence à la figure 19, pour des échantillons obtenus dans du polyamide (PA), on constate que l'allongement à la rupture diminue linéairement lorsque le pourcentage en poids de la charge de particules de noir de carbone biosourcé augmente de 0 à environ 8%>, et ce quelle que soit la granulométrie des particules de noir de carbone suivant l'invention. A environ 8%, l'allongement à la rupture est quasiment nul et il reste sensiblement nul jusqu'à un pourcentage en poids de 20% des particules de noir de carbone suivant l'invention. Ainsi, des pièces en polyamide comportant une charge supérieure ou égale à 8% en poids de particules de noir de carbone suivant l'invention présentent une tenue à l'allongement très faible, la moindre déformation en élongation provoquant une rupture des pièces.
En référence à la figure 20, nous avons effectué des essais de flexion par choc Charpy conformément à la norme ISO 179. Pour des échantillons obtenus dans de l'acide polylactique (PLA), il apparaît une diminution de la résistance au choc lorsque le pourcentage en poids de la charge de particules de noir de carbone biosourcé augmente et ce quelle que soit la granulométrie desdites particules.
De la même manière que précédemment, en référence à la figure 21, pour des échantillons obtenus dans du polypropylène (PP), il apparaît une diminution de la résistance au choc lorsque le pourcentage en poids de la charge de particules de noir de carbone biosourcé augmente et ce quelle que soit la granulométrie desdites particules.
En référence à la figure 22, pour des échantillons obtenus dans du polyamide (PA), il apparaît une diminution de la résistance au choc lorsque le pourcentage en poids de la charge de particules de noir de carbone biosourcé augmente pour une granulométrie des particules de noir carbone comprise entre 0 et 40 μιη et pour une granulométrie comprise entre 200 et 400 μιη. Pour une granulométrie desdites particules de noir de carbone biosourcé comprise entre 40 et 80 μιη, la résistance au choc augmente jusqu'à un pourcentage en poids de 8%, puis elle diminue lorsque le pourcentage en poids de la charge de particules de noir de carbone suivant l'invention augmente.
Ainsi, outre le fait que la charge de particules de noir de carbone suivant l'invention permet de colorer en noir des pièces plastiques, la quantité de particules ainsi que la granulométrie de ces particules procurent des modifications des caractéristiques mécaniques des plastiques sans nécessité l'adjonction d'autres adjuvants.
Par ailleurs, les particules de noir de carbone suivant l'invention procure également une augmentation significative de la dureté des plastiques dans lesquels elles sont introduites. Le tableau ci-dessous consigne les valeurs de la dureté shore D mesurées pour des échantillons de polypropylène (PP) comportant 0,8,12 et 20% en poids d'une charge de particules de noir de carbone biosourcé présentant une granulométrie comprise entre 40 et 80 μηι. Les mesures de dureté shore ont été effectuées selon la norme ISO 868 avec un duromètre de type D à pénétration.
Figure imgf000019_0001
II apparaît ainsi que les particules de noire de carbone suivant l'invention améliorent significativement, d'environ 16%, la dureté shore du polypropylène (PP) améliorant ainsi la résistance à la rayure du polypropylène, mais également du polyéthylène (PE), de l'acide polylactique (PLA) et du poly (n-butylacrylate) (PBAX). D'une manière générale les particules de noir de carbone biosourcé améliorent significativement la résistance à la rayure de tous les polymères.
De plus, les particules de noir de carbone de l'additif colorant suivant l'invention présentent des propriétés d'adsorption des gaz de sorte que lesdites particules de noir de carbone suivant l'invention permettent, après intégration dans une matrice plastique notamment, de réduire considérablement les émissions de composés organiques volatiles dits COV, réduisant ainsi les odeurs et la toxicité des plastiques. En effet, les propriétés d'adsorption des particules de noir de carbone suivant l'invention permet de diminuer les émissions des composés organiques volatiles (COV) en dessous des valeurs limite d'exposition (VLE) réglementaires. Ces propriétés d'adsorption des gaz sont également valables pour des caoutchoucs, des peintures, des encres, des teintures, ou des produits cosmétiques notamment dans lesquels des particules de noir de carbone biosourcé sont introduites, les particules de noir de carbone biosourcé adsorbant les solvants des produits.
Par ailleurs, les particules de noir de carbone suivant l'invention procurent des modifications des propriétés physiques des plastiques dans lesquels elles sont introduites.
La résistivité surfacique varie notamment en fonction du pourcentage en poids des particules de noir de carbone suivant l'invention et de la granulométrie desdites particules comme on peut le voir dans le tableau ci-dessous. 0-40 μιη 40-80 μηι 200-400 μηι
0% 8% 12% 20% 0% 8% 12% 20% 0% 8% 12% 20%
PLA 10Λ12 5.10Λ10 6.10Λ10 7.10Λ10 10Λ12 1.10Λ1 1 9.10Λ10 9.10Λ10 10Λ12 2.10Λ1 1 1.10Λ1 1 2.10Λ12
PC 2.10Λ16 2.10Λ1 1 2.10Λ1 1 Non 2.10Λ16 Non Non Non 2.10Λ16 2.10Λ1 1 Non Non
PA 4.10Λ1 1 5.10Λ10 6.10Λ10 7.10Λ10 4.10Λ1 1 2.10Λ1 1 6.10Λ10 8.10Λ10 4.10Λ1 1 2.10Λ1 1 2.10Λ1 1 2.10Λ1 1
PP 10Λ14 1.10Λ1 1 1.10Λ1 1 4.10Λ1 1 10Λ14 6.10Λ1 1 2.10Λ1 1 2.10Λ1 1 10Λ14 6.10Λ1 1 4.10Λ1 1 2.10Λ10
TPE 10Λ12 6.10Λ10 3.10Λ10 3.10Λ10 10Λ12 7.10Λ10 7.10Λ10 5.10Λ10 10Λ12 8.10Λ10 1.10Λ1 1 6.10Λ10
Malgré leur faible conductivité, les plastiques chargés en particules de noir de carbone suivant l'invention ont tendance à conduire les charges électrostatiques, de la même manière que les métaux, de sorte que lesdits plastiques chargés en particules de noir de carbone suivant l'invention présentent des propriétés anti- statiques.
Des essais de pulvérisation de peinture chargée électrostatiquement ont été réalisés sur des plaques de plastique chargé en particules de noir de carbone suivant l'invention, dans les mêmes conditions que pour des plaques métalliques, et, malgré une faible conduction desdites plaques de plastique, la peinture a correctement adhérée sur lesdites plaques de plastique.
Il est donc possible de peindre des plastiques chargés en particules de noir de carbone suivant l'invention, sans l'ajout d'autre additif et sans l'apposition d'une primaire d'accroché sur les plastiques, avec des peintures chargées électrostatiquement.
Les propriétés d'adhérence et de déplacement des charges électrostatiques des plastiques chargés en particules de noir de carbone suivant l'invention, permettent ainsi de réaliser sans traitement préalable des opérations d' électrodéposition ou de galvanoplastie telles que, par exemple, le nickelage, le chromage, le cuivrage, l'étamage, la dorure, l'argenture ou similaire.
En référence aux figures 23 et 24, l'atténuation d'une plaque de Polyamide (PA) d'une épaisseur de 1,6 mm chargée de 20% en poids de particules de noir de carbone suivant l'invention présentant une granulométrie comprise entre 200 et 400 μιη et d'une plaque de polyéthylène blocs ami des (PEBA) d'une épaisseur de 1,6 mm chargée de 12% en poids de particules de noir de carbone suivant l'invention présentant une granulométrie comprise entre 40 et 80 μιη (figure 24) est sensiblement similaire à l'atténuation d'une plaque de polycarbonate (PC) d'une épaisseur de 1,6 mm chargée de noir de carbone de l'art antérieur, ledit noir de carbone de l'art antérieur ayant été sélectionné pour sa conduction. De plus, l'adjonction de particules de noir de carbone suivant l'invention dans une matrice plastique telle du polyamide (PA), du Polyéthylène blocs amides (PEBA), du polypropylène (PP), etc .. ne modifie pas le comportement thermique lors de la phase de refroidissement des plastiques quelle que soit la granulométrie des particules de noir de carbone et quelle que soit le pourcentage en poids desdites particules dans ledit plastique.
Toutefois, en référence à la figure 25, cette absence de modification du comportement thermique n'est pas valable lorsque la matrice plastique consiste dans de l'acide polylactique (PLA). En effet, comme on peut le voir sur les courbes de la figure 25, la granulométrie comprise entre 200 et 400 μιη a une forte influence. Lors du refroidissement, la température de cristallisation est augmentée d'environ 5°C de sorte que la cristallinité du PLA est augmenté et que la partie amorphe dudit PLA est diminuée. Ainsi, il est possible d'augmenter la température de fléchissement sous charge dite HdT selon l'acronyme anglo-saxon « Heat Distorsion Température », c'est-à-dire la température de ramollissement du PLA, en maintenant une température dans le moule ou à la sortie de la filière d'extrusion proche de la température de cristallisation de 91,5°C du PLA chargé en particules de noir de carbone suivant l'invention.
Enfin, il est à noter qu'un pourcentage en poids de 1,5% de particules de noir de carbone suivant l'invention d'une granulométrie comprise entre 0 et 100 μιη est suffisant pour procurer une coloration noire à la matrice plastique dans laquelle elles sont introduites. De plus, en fonction de la granulométrie, du pourcentage en poids de particules de noir de carbone, mais également en fonction de la température d'injection ou d'extrusion et de la vitesse d'injection ou d'extrusion, il est possible d'obtenir différents types d'effet de surface tels qu'un effet visuel brillant, vernis, mat, métallisé, métal brossé, une surface procurant une bonne accroche de peintures, y compris pour des plastiques tels que le polypropylène (PP) ou le polyéthylène (PE) par exemple qui traditionnellement ne permettent pas une adhérence suffisante des peintures, etc...
On notera que, pour une granulométrie inférieure, telle qu'une granulométrie comprise entre 0 et 40 μιη par exemple, une coloration noire pourra être obtenue avec un pourcentage en poids des particules de noir de carbone suivant l'invention inférieur à 1,5 %, alors que les noirs de carbone de l'art antérieur colorent en noir dans la masse à partir de 0,2 ou 0,3% en poids.
Il est bien évident que la matrice plastique dans laquelle sont introduites les particules de noir de carbone suivant l'invention peut consister dans toute matière thermoplastique telle que le polycarbonate (PC), le polyamide 6 (PA6), l'acide polylactique (PLA), le polypropylène (PP), le polyéthylène (PE), les polyéthers bloc amide (PEBA), le polystyrène (PS), les polyacétals ou polyoxymethylène (POM) ou le polychlorure de vinyle (PVC) par exemple, dans toute matière plastique thermodurcissable telle que les polyuréthanes (PUR), les polyesters insaturés, les phénoplastes (PF) ou les aminoplastes (MF), les époxys par exemple, ou bien encore dans des élastomères et des caoutchoucs. On notera que l'introduction de particules de noir de carbone suivant l'invention dans du caoutchouc augmente signifîcativement les propriétés anti-abrasives du caoutchouc par rapport aux propriétés anti-abrasives d'un caoutchouc chargé en noir de carbone de l'art antérieur.
De plus, les particules de noir de carbone suivant l'invention pourront être introduites dans tout autre type de matrice solide ou liquide telle qu'un caoutchouc, un métal, du verre, du cristal, une céramique, de la peinture, des silicones, du plâtre, du ciment, de l'encre, de la teinture, du cirage ou similaire sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
Par ailleurs, les particules de noir de carbone suivant l'invention permettent la fabrication rapide et aisée de pièces en plastique moussé. Le procédé de fabrication de telles pièces consiste au moins dans les étapes suivantes de:
introduction de granulés de matière plastique dans une vis sans fin d'alimentation, - chauffage des granulés dans la vis sans fin afin de procurer une pâte de matière plastique,
injection de la pâte dans un moule
Les granulés sont constitués d'au moins un polymère et au moins 6% en masse d'une poudre de charbon végétal dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μιη et en ce que lesdits granulés sont chauffés pour former une pâte visqueuse injectée dans le moule à une vitesse d'injection inférieure ou égale à 25% de la vitesse d'injection du plastique non chargé, afin d'obtenir un dégazage des particules de noir de carbone procurant un moussage de la pièce en plastique. De cette manière, les particules de noir de carbone suivant l'invention dégazent et procurent à la sortie de l'extrudeuse une pâte visqueuse comportant des bulles de gaz, le nombre et la taille de ces bulles dépendant notamment de la granulométrie des particules, de la quantité de particules introduites dans la matrice plastique, de la température et de la vitesse d'extrusion. On observera que plus la vitesse d'injection sera lente, plus la concentration en particules de noir de carbone suivant l'invention sera importante, plus la granulométrie des particules de noir de carbone suivant l'invention sera grande et plus la température d'injection sera élevée, plus l'effet de moussage sera important.
On notera que le procédé de moussage pourra également être utilisé dans le cadre d'un procédé de thermo formage. Dans ce cas, une première étape consiste à former des plaques de polymère chargé d'au moins 6 % en poids de particules de carbone suivant l'invention, lesdites particules de noir de carbone présentant une granulométrie comprise entre 0 et 400 μιη, de telle manière que lesdites particules de noir de carbone ne dégazent pas afin d'éviter un moussage. Puis, les plaques de polymère chargées de particules de noir de carbone suivant l'invention sont thermo formées à une vitesse suffisamment faible et à une température suffisamment élevée pour que les particules de noir de carbone suivant l'invention dégazent pour procurer un moussage des pièces en plastique.
Un autre objet de l'invention concerne un mélange maître pour la réalisation de pièces plastiques par injection moulage, par extrusion, extrusion soufflage ou extrusion gonflage, à partir de granules d'au moins un polymère. Ledit mélange maître est constitué de granulés comportant au moins un polymère et au moins 20% en masse d'une poudre de charbon végétal dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μιη. Les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones pour une granulométrie comprise entre 0 et 40 μιη, une structure moléculaire sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 200 et 400 μιη et une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygoneset sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 40 et 200 μιη.
Ladite poudre de charbon végétal consiste dans de la poudre de charbon de bois et de préférence dans de la poudre de charbon obtenue par pyrolyse de résidus organiques.
Ledit polymère est choisi parmi la liste des polymères suivant : polycarbonate (PC), polyamide 6 (PA6), acide polylactique (PLA), polypropylène (PP), polyéthylène (PE), polyéthers bloc amide (PEBA) ou une combinaison de ces polymères.
Les granulés du mélange maître comportent de préférence au moins 60% en masse d'une poudre de charbon végétal.
Un autre objet de l'invention concerne un mélange maître pour la réalisation de peintures, teintures, d'encres liquides ou similaires constitué d'au moins un solvant liquide et au moins 30%> en masse d'une poudre de charbon végétal dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μιη. De la même manière que précédemment, les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones pour une granulométrie comprise entre 0 et 40 μιη, une structure moléculaire sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 200 et 400 μιη et une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygoneset sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 40 et 200 μιη. Ladite poudre de charbon végétal consiste dans de la poudre de charbon de bois et de préférence dans de la poudre de charbon obtenue par pyrolyse de résidus organiques.
Le solvant du mélange maître est choisi parmi la liste des solvants suivants : eau, les hydrocarbures aromatiques, les esters, les cétones, les alcools, les éthers de glycol ou une combinaison de ces solvants.
De plus, le mélange maître comporte au moins 60% en masse d'une poudre de charbon végétal.
Selon une variante d'exécution, le mélange maître pour la réalisation de pièces plastiques par injection moulage, par extrusion, extrusion soufflage ou extrusion gonflage, à partir de granules d'au moins un polymère, et/ou pour la réalisation pour la réalisation de peintures ou d'encres liquides par dissolution dans au moins un solvant, peut être constitué de granulés comportant au moins 90% en poids de poudre de charbon végétal dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μιη et au plus 10%> en poids d'au moins un liant. Les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones pour une granulométrie comprise entre 0 et 40 μιη, une structure moléculaire sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 200 et 400 μιη et une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygoneset sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 40 et 200 μιη.
Le liant est de préférence choisi parmi la liste des liants suivants : amidon, gomme arabique, paraffine, nitrate de potassium, caséine de lait ou une combinaison de ces liants. On notera que ce type de liant permet une dissolution complète et rapide des particules de noir de carbone biosourcé dans la matrice solide ou liquide sans pour autant altérer les propriétés mécaniques et physiques des produits finaux.
Enfin, il est bien évident que les exemples que l'on vient de donner ne sont que des illustrations particulières en aucun cas limitatives quant aux domaines d'application de l'invention

Claims

REVENDICATIONS
1. Additif colorant destiné à être dispersé dans une matrice telle qu'une matière plastique, un caoutchouc, un métal, du verre, du cristal, une céramique, du plâtre, du ciment, des silicones, de la peinture, de la teinture, de l'encre, du cirage ou similaire caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins une poudre de charbon végétal dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μιη et dont la structure moléculaire est sous forme de plans parallèles de polygones et/ou sous forme de tubes ovoïdes.
2. Additif colorant suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones pour une granulométrie comprise entre 0 et 40 μιη.
3. Additif colorant suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 200 et 400 μιη.
4. Additif colorant suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones et sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 40 et 200 μπι.
5. Additif colorant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la poudre de charbon végétal consiste dans de la poudre de charbon de bois.
6. Additif colorant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la poudre de charbon végétal consiste dans de la poudre de charbon obtenue par pyrolyse de résidus organiques.
7. Matière plastique pour la réalisation de pièces plastiques par injection moulage, par extrusion, extrusion soufflage ou extrusion gonflage, contenant au moins un polymère et au moins un additif colorant caractérisée en ce qu'elle comporte au moins 0,2% en masse d'une poudre de charbon végétal dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μιη et dont la structure moléculaire est sous forme de plans parallèles de polygones et/ou sous forme de tubes ovoïdes.
8. Matière plastique pour la réalisation de pièces plastiques suivant la revendication 7 caractérisée en ce que les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones pour une granulométrie comprise entre 0 et 40 μιη.
9. Matière plastique pour la réalisation de pièces plastiques suivant la revendication 7 caractérisée en ce que les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 200 et 400 um.
10. Matière plastique pour la réalisation de pièces plastiques suivant la revendication
7 caractérisée en ce que les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones et sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 40 et 200 μιη.
11. Matière plastique pour la réalisation de pièces plastiques suivant l'une quelconque des revendications 7 à 10 caractérisée en ce que la poudre de charbon végétal consiste dans de la poudre de charbon de bois.
12. Matière plastique pour la réalisation de pièces plastiques suivant l'une quelconque des revendications 7 à 10 caractérisée en ce que la poudre de charbon végétal consiste dans de la poudre de charbon obtenue par pyrolyse de résidus organiques.
13. Matière plastique pour la réalisation de pièces plastiques suivant l'une quelconque des revendications 7 à 12 caractérisée en ce que le polymère est choisi parmi la liste des polymères suivant : polycarbonate (PC), polyamide 6 (PA6), acide polylactique (PLA), polypropylène (PP), polyéthylène (PE), polyesters bloc amide (PEBA) ou une combinaison de ces polymères.
14. Matière plastique pour la réalisation de pièces plastiques suivant l'une quelconque des revendications 7 à 13 caractérisée en ce qu'elle comporte au moins 6% en masse d'une poudre de charbon végétal dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μιη pour réaliser des pièces présentant un aspect de métal brossé.
15. Matière plastique pour la réalisation de pièces plastiques suivant l'une quelconque des revendications 7 à 13 caractérisée en ce qu'elle comporte au moins 6% en masse d'une poudre de charbon végétal dont la granulométrie est comprise entre 200 et 400 um pour réaliser des pièces moussés.
16. Mélange maître pour la réalisation de pièces plastiques par injection moulage, par extrusion, extrusion soufflage ou extrusion gonflage, à partir de granules d'au moins un polymère, caractérisé en ce qu'il est constitué de granulés comportant au moins un polymère et au moins 20% en masse d'une poudre de charbon végétal dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μιη et dont la structure moléculaire est sous forme de plans parallèles de polygones et/ou sous forme de tubes ovoïdes.
17. Mélange maître suivant la revendication 16 caractérisé en ce que les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones pour une granulométrie comprise entre 0 et 40 μιη.
18. Mélange maître suivant la revendication 16 caractérisé en ce que les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 200 et 400 μιη.
19. Mélange maître suivant la revendication 16 caractérisé en ce que les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones et sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 40 et 200 μιη.
20. Mélange maître suivant l'une quelconque des revendications 16 à 19 caractérisé en ce que la poudre de charbon végétal consiste dans de la poudre de charbon de bois.
21. Mélange maître suivant l'une quelconque des revendications 16 à 19 caractérisé en ce que la poudre de charbon végétal consiste dans de la poudre de charbon obtenue par pyrolyse de résidus organiques.
22. Mélange maître suivant l'une quelconque des revendications 16 à 21 caractérisé en ce que le polymère est choisi parmi la liste des polymères suivant : polycarbonate (PC), polyamide 6 (PA6), acide polylactique (PLA), polypropylène (PP), polyéthylène (PE), polyéthers bloc amide (PEBA) ou une combinaison de ces polymères.
23. Mélange maître suivant l'une quelconque des revendications 16 à 22 caractérisé en ce que les granulés comportent au moins 60% en masse d'une poudre de charbon végétal.
24. Mélange maître pour la réalisation de peintures, de teintures, d'encres liquides, ou similaires caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins un solvant liquide et au moins 30%) en masse d'une poudre de charbon végétal dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μιη et dont la structure moléculaire est sous forme de plans parallèles de polygones et/ou sous forme de tubes ovoïdes.
25. Mélange maître suivant la revendication 24 caractérisé en ce que les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones pour une granulométrie comprise entre 0 et 40 μιη.
26. Mélange maître suivant la revendication 24 caractérisé en ce que les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 200 et 400 μιη.
27. Mélange maître suivant la revendication 24 caractérisé en ce que les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones et sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 40 et 200 μπι.
28. Mélange maître suivant l'une quelconque des revendications 24 à 27 caractérisé en ce que la poudre de charbon végétal consiste dans de la poudre de charbon de bois.
29. Mélange maître suivant l'une quelconque des revendications 24 à 27 caractérisé en ce que la poudre de charbon végétal consiste en une poudre de charbon obtenue par pyrolyse de résidus organiques.
30. Mélange maître suivant l'une quelconque des revendications 24 à 29 caractérisé en ce que le solvant est choisi parmi la liste des solvants suivants : l'eau, les hydrocarbures aromatiques, les esters, les cétones, les alcools, les éthers de glycol ou une combinaison de ces solvants.
31. Mélange maître suivant l'une quelconque des revendications 24 à 30 caractérisé en ce qu'il comporte au moins 60% en masse d'une poudre de charbon végétal.
32. Mélange maître pour la réalisation de pièces plastiques par injection moulage, par extrusion, extrusion soufflage ou extrusion gonflage, à partir de granules d'au moins un polymère, et/ou pour la réalisation pour la réalisation de peintures ou d'encres liquides par dissolution dans au moins un solvant, caractérisé en ce qu'il est constitué de granulés comportant au moins 90% en poids de poudre de charbon végétal dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μιη et dont la structure moléculaire est sous forme de plans parallèles de polygones et/ou sous forme de tubes ovoïdes, et au plus 10%> en poids d'au moins un liant.
33. Mélange maître suivant la revendication 32 caractérisé en ce que le liant est choisi parmi la liste des liants suivants : amidon, gomme arabique, paraffine, nitrate de potassium, caséine de lait ou une combinaison de ces liants.
34. Mélange maître suivant l'une quelconque des revendications 32 ou 33 caractérisé les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones pour une granulométrie comprise entre 0 et 40 μιη.
35. Mélange maître suivant l'une quelconque des revendications 32 ou 33 caractérisé en ce que les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 200 et 400 μιη.
36. Mélange maître suivant l'une quelconque des revendications 32 ou 33 caractérisé en ce que les particules de la poudre de charbon végétal présentent une structure moléculaire sous forme de plans parallèles de polygones et sous forme de tubes ovoïdes pour une granulométrie comprise entre 40 et 200 um.
37. Procédé de fabrication d'une pièce plastique par injection moulage comportant au moins les étapes suivantes de :
introduction de granulés de matière plastique dans une vis sans fin d'alimentation, chauffage des granulés dans la vis sans fin afin de procurer une pâte de matière plastique,
injection de la pâte dans un moule
caractérisé en ce que les granulés sont constitués d'au moins un polymère et au moins 6% en masse d'une poudre de charbon végétal dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 μιη et dont la structure moléculaire est sous forme de plans parallèles de polygones et/ou sous forme de tubes ovoïdes, et en ce que lesdits granulés sont chauffés pour former une pâte visqueuse injectée dans le moule à une vitesse d'injection inférieure ou égale à 25% de la vitesse d'injection standard afin d'obtenir un dégazage des particules de noir de carbone procurant un moussage de la pièce plastique.
38. Procédé de fabrication d'une pièce plastique moussée caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes de :
introduction de granulés constitués d'au moins un polymère et au moins 6% en masse d'une poudre de charbon végétal, dont la granulométrie est comprise entre 0 et 400 um et dont la structure moléculaire est sous forme de plans parallèles de polygones et/ou sous forme de tubes ovoïdes, dans une vis sans fin d'alimentation, chauffage des granulés dans la vis sans fin afin de procurer une pâte de matière plastique sans dégazage des particules de noir de carbone biosourcé, injection de la pâte dans un moule pour réaliser une pièce plastique
thermoformage de la pièce plastique à une vitesse suffisamment faible et à une température suffisamment élevée pour que les particules de noir de carbone biosourcé dégazent pour procurer un moussage de la pièce plastique.
39. Application de l'additif colorant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 à un objet en plastique.
40. Application de l'additif colorant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 à un objet en caoutchouc.
41. Application de l'additif colorant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 à une peinture ou une teinture.
42. Application de l'additif colorant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 à une encre.
43. Application de l'additif colorant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 à des fibres synthétiques pour la réalisation de pièces textiles.
44. Application de l'additif colorant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 à un cirage.
45. Application de l'additif colorant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 à un pneumatique.
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