Exsudation et efflorescence : pourquoi votre dispersant ne fonctionne pas

1Distinguer d'abord les quatre termes : exsudation, efflorescence, blanchiment et dépôt de carbone

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Dans les échanges sur site, le terme « exsudation » est utilisé pour désigner quatre défauts différents. Commençons par rappeler les termes exacts figurant dans la documentation :

Blanchiment

problème courant de la cire de polyéthylène de basse masse moléculaire dans le masterbatch colorant. Le texte original de la documentation indique : « Au cours de la mise en œuvre, la paraffine se décompose et se sublime, migre à la surface du film et forme un blanchiment, affectant la solidité de la soudure ».

Efflorescence

même type de phénomène de surface que le blanchiment. La documentation s'en sert comme argument de vente comparatif sur plusieurs modèles : « sans efflorescence, sans exsudation, sans collage au moule » (R912) ; « à température ambiante et en vieillissement hygrothermique double 85, pas d'efflorescence ni d'exsudation, surface de l'article sans voile d'huile » (R915) ; « pas de migration, pas d'exsudation, pas d'efflorescence » (R940) ; « taux de migration ≤ 0,05 % (sans exsudation ni efflorescence) » (R333).

Exsudation

la notion la plus large. La documentation l'emploie dans au moins trois contextes : exsudation de la lubrification externe (encrassement dans le moule, exsudation à la surface du masterbatch), exsudation du pigment (la rubrique R902 mentionne « réduit la tendance à l'exsudation du pigment (efficace en cas de légère exsudation) »), et « sans exsudation » dans les descriptions de produits.

Dépôt de carbone

dépôt sur la filière. Le texte original de la documentation pour le R902 indique : « peut réduire le dépôt de carbone en sortie de filière et réduire la tendance à l'exsudation du pigment (efficace en cas de légère exsudation) ».

(Source : « Gamme d'hyperdispersants », PDF, p. 3, page imprimée -12- ; « Californium Curium – Additifs fonctionnels 1.09 », PDF, p. 54, page imprimée -50- ; p. 57, page imprimée -53- ; p. 59, page imprimée -55- ; p. 87, page imprimée -83- ; p. 71, page imprimée -67-)

Derrière ces quatre termes se cachent seulement trois types de causes : excès de substances de basse masse moléculaire ou lubrification excessive dans la formulation, origine ou masse moléculaire inadaptée de l'additif lui-même, et mauvaise dispersion entraînant l'apparition d'agglomérats de particules à la surface. Ces trois types sont détaillés ci-dessous.

2Première cause : excès de lubrification externe — la seule section de la documentation décrivant directement le mécanisme d'exsudation

La page 12 (page imprimée -8-) de « Californium Curium – Additifs fonctionnels 1.09 » contient une section intitulée « Synergies entre l'hyperdispersant et les matières premières de la formulation », dont le point 4 s'intitule « Il faut disposer d'un bon système de lubrification ». Cette section est le seul endroit de la documentation où le mécanisme de l'« exsudation » est explicitement décrit. Citation mot à mot :

Un bon système de lubrification est indispensable pour que le dispersant puisse exercer pleinement son rôle et pour obtenir des articles en plastique de bonne qualité. La lubrification interne et la lubrification externe de la formulation doivent être équilibrées. (1) La lubrification interne favorise la plastification et la fluidité de la masse fondue. Un déficit de lubrification interne : le masterbatch plastique a tendance à produire une mauvaise dispersion, ce qui crée des points de gel. Un excès de lubrification interne : la résistance à l'état fondu diminue, ce qui a tendance à affaiblir les propriétés mécaniques du produit plastique. C'est pourquoi les hyperdispersants de notre société possèdent des performances de lubrification interne et externe relativement scientifiques ; il suffit d'ajouter une petite quantité appropriée de lubrifiant selon les besoins de la formulation. (2) La lubrification externe favorise le démoulage et améliore l'état de surface de l'article. Un déficit de lubrification externe : cela entraîne une température élevée au niveau du cœur de la filière, une plastification excessive, des difficultés de sortie de matière, une augmentation du courant mécanique, une surface de granulés rugueuse et terne, un jaunissement, etc. Un excès de lubrification externe : l'exsudation devient sévère, se manifestant par un encrassement dans le moule et une exsudation de la lubrification externe à la surface du masterbatch.

(Source : « Californium Curium – Additifs fonctionnels 1.09 », PDF, p. 12, page imprimée -8-)

Ce passage explique la question posée dans le titre : si le dispersant ne fonctionne pas, le problème ne vient souvent pas du dispersant, mais du système de lubrification. La première phrase du texte original est la conclusion — « Un bon système de lubrification est indispensable pour que le dispersant puisse exercer pleinement son rôle ». Autrement dit :

• Un déficit de lubrification interne produit directement « une mauvaise dispersion créant des points de gel », soit exactement le même aspect qu'une défaillance du dispersant ;
• Un excès de lubrification interne abaisse la résistance à l'état fondu et dégrade les propriétés mécaniques de l'article ;
• Un déficit de lubrification externe rend la surface des granulés rugueuse et jaunâtre ;
• La conséquence directe d'un excès de lubrification externe est l'exsudation — encrassement dans le moule et exsudation à la surface du masterbatch.

Trois des quatre symptômes sont souvent imputés à tort sur site à un « mauvais dispersant ». L'intérêt de cette page est qu'elle récapitule en une seule fois les trois groupes de symptômes correspondant aux trois états de lubrification (insuffisant / normal / excessif).

3Deuxième cause : origine douteuse de la cire de polyéthylène de basse masse moléculaire (comment la paraffine se retrouve à la surface du film)

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Les formulations de masterbatch colorant utilisent presque toutes une cire de polyéthylène de basse masse moléculaire ou un lubrifiant en poudre. La documentation est très directe sur un problème précis de cette chaîne d'approvisionnement :

Actuellement, certains fabricants de cire de polyéthylène de basse masse moléculaire ajoutent de la paraffine pour réduire les coûts et attirer les clients, dans des proportions variant de 10 %-40 %. Comme la paraffine a une basse masse moléculaire, un bas point de fusion et une température de décomposition nettement inférieure à celle de la cire de polyéthylène de basse masse moléculaire, elle se décompose et se sublime au cours de la mise en œuvre, migre à la surface du film et forme un blanchiment qui affecte la solidité de la soudure. Ensuite, selon la température de mise en œuvre, la décomposition thermique de la paraffine peut également faire migrer de petites molécules vers la surface et détériorer les performances de thermoscellage.

La phrase suivante est la position préconisée par la documentation :

La cire de polyéthylène de basse masse moléculaire a pour fonctions principales la dispersion et la lubrification dans le masterbatch colorant. L'utilisation de l'hyperdispersant R1800-S permet de réduire considérablement l'emploi de polyéthylène de basse masse moléculaire, et donc d'atteindre l'objectif.

(Source : « Gamme d'hyperdispersants », PDF, p. 3, page imprimée -12- ; le même passage figure également dans « Californium Curium – Additifs fonctionnels 1.09 », PDF, p. 16, page imprimée -12-)

Le même passage revient sur une autre page avec une observation relative à la qualité, l'une des trois causes d'une « surface de masterbatch rugueuse » :

La qualité du dispersant (cire de polyéthylène de basse masse moléculaire) est-elle conforme, et son dosage est-il approprié ? Par exemple, certaines cires de polyéthylène de basse masse moléculaire renferment de la paraffine, ou sont des cires de polyéthylène haute densité de basse masse moléculaire, ce qui affecte la dispersibilité du pigment.

(Source : « Gamme d'hyperdispersants », PDF, p. 4, page imprimée -13-)

On peut en tirer deux jugements pratiques : le premier porte sur l'origine — la cire de polyéthylène de basse masse moléculaire contient-elle de la paraffine (à des teneurs de l'ordre de 10 %-40 %, qu'un simple ajustement de formulation ne peut pas compenser) ; le second porte sur la distribution des masses moléculaires — la « cire de polyéthylène haute densité de basse masse moléculaire » figure aussi parmi les facteurs influençant la dispersibilité du pigment. Ces deux points relèvent du contrôle à la réception des matières premières, et non d'une correction possible sur le site de production.

4Troisième cause : le dispersant n'a en réalité pas agi (trois modes de défaillance)

Trois chiffres pour R101A : 6,50 · 16,30 · 2013 (texte source)

• 3%

Mode de défaillance 1 : confondre « enrobage » et « dispersion »

À propos des piqûres sur les charges de qualité extrusion-soufflage, la documentation contient cette phrase souvent citée :

En réalité, c'est simple : généralement, la méthode d'activation des producteurs de poudres consiste à traiter simplement avec de l'acide stéarique ou de la cire de polyéthylène. Lors de ce traitement, la poudre n'est absolument pas dispersée mais simplement enrobée. (Car l'acide stéarique et la cire de polyéthylène n'ont fondamentalement pas de dispersibilité ; leur prétendue dispersion consiste à enrober la poudre pour éviter qu'elle ne s'agglomère.) En outre, certains fabricants, pour des raisons de coût, ajoutent une quantité d'additif insuffisante pour réaliser l'enrobage et, avec le temps, les particules s'agglomèrent de nouveau ; d'où des piqûres et un colmatage de tamis.

(Source : « Gamme d'hyperdispersants », PDF, p. 3, page imprimée -12- ; « Californium Curium – Additifs fonctionnels 1.09 », PDF, p. 16, page imprimée -12-)

Ce passage doit être lu comme un tout : il ne critique pas l'usage de l'acide stéarique ou de la cire de polyéthylène, mais l'emploi d'un simple enrobage présenté à tort comme une dispersion, ainsi que deux erreurs plus précises — une quantité insuffisante pour atteindre l'objectif d'enrobage et une réagglomération due à un temps de stockage trop prolongé. C'est également le point développé dans la section 4 : ces deux types d'additifs ont leur place, mais cette place n'est pas de « résoudre la dispersion ».

Mode de défaillance 2 : le seuil de température n'a pas été franchi

L'hyperdispersant en pâte de Californium Curium est « synthétisé par association d'un dispersant et d'un agent d'enrobage sous haute température et haute pression » ; son mode de fonctionnement dépend de la température, et la documentation précise ce seuil de façon concrète :

R1800-S

« Son principe fonctionnel consiste en ce que, à une température d'au moins 80 ℃, le R1800-S mouille rapidement la poudre pour obtenir la dispersion et l'enrobage ; après refroidissement, l'agent d'enrobage se solidifie. Ainsi, la poudre enrobée ne s'agglomère plus. » Le premier point de la rubrique [Éléments interdits] de la même page indique : « L'hyperdispersant R1800-S est interdit dans les poudres traitées à froid (c'est-à-dire qu'il ne peut pas être utilisé sans chauffage, car l'effet de dispersion et d'enrobage de l'hyperdispersant R1800-S ne peut pas être pleinement réalisé) » ; le deuxième est : « interdit dans les revêtements aqueux et les encres aqueuses ».

R1800-SK

« En dessous de 70 ℃, la couche d'enrobage ne fond pas ; au-dessus de 70 ℃, elle commence à fondre et se transforme en agent de couplage ionique améliorant la compatibilité entre le dioxyde de titane et la résine » ; ses conditions optimales de traitement de surface sont : pH = 6,8, 70 ℃, dosage 0,5 %.

R1800-SH

pour le masterbatch colorant, « ajouter directement le produit avec les autres additifs dans un mélangeur à grande vitesse et mélanger, puis ajouter la résine lorsque la température atteint environ 100 ℃ » ; ses conditions optimales de traitement de surface sont : pH = 6,2, 80 ℃, dosage 1 %.

R100 (hyperdispersant de type couplant spécialement destiné au masterbatch de charge) : la méthode d'ajout direct exige de « mélanger à grande vitesse jusqu'à 100-120 ℃ (déshydratation de la charge), puis ajouter la résine et les additifs et mélanger à grande vitesse jusqu'à augmentation du courant ».

(Source : « Gamme d'hyperdispersants », PDF, p. 2, page imprimée -11- ; p. 3, page imprimée -12- ; p. 5, page imprimée -14- ; p. 9, page imprimée -18- ; « Californium Curium – Additifs fonctionnels 1.09 », PDF, p. 48, page imprimée -44-)

En regroupant ces éléments, on aboutit à une conclusion de terrain : un mélange à température insuffisante équivaut à ne pas ajouter de dispersant. La poudre n'a pas été mouillée, la couche d'enrobage ne s'est pas formée, et il n'existe donc pas de couche protectrice solidifiée après refroidissement — la formation ultérieure de points de gel, de piqûres ou d'agglomérats n'a rien d'étonnant.

Mode de défaillance 3 : le dosage a dépassé le point d'inflexion (trop ou pas assez dégradent le résultat)

Le R1800-SK et le R1800-SH ont chacun fait l'objet d'une série d'essais « dosage-effet » ; les points d'inflexion diffèrent mais le mécanisme décrit est le même. Conclusion de l'essai du R1800-SK sur le dioxyde de titane, citée mot à mot :

Lorsque le dosage d'hyperdispersant est de 1,6 %, la densité optique du film est maximale et atteint 0,386.

La même page donne un tableau comparatif dosage-couleur (clarté / blancheur TAPPI / indice de jaune) : non traité 88,27 / 75,15 / 4,63 ; 0,5 % : 88,89 / 75,76 / 4,21 ; 1,0 % : 89,12 / 76,31 / 4,34 ; 1,2 % : 89,87 / 76,35 / 4,23 ; 1,6 % : 90,18 / 77,76 / 3,84 ; 1,8 % : 88,26 / 75,81 / 3,97 ; 2,0 % : 87,83 / 75,79 / 3,89. La documentation précise : « D'après les données du tableau, l'indice de jaune est le plus faible pour un dosage d'hyperdispersant R1800-SK de 1,6 %. » (Source : « Gamme d'hyperdispersants », PDF, p. 7, page imprimée -16-)

Conclusion de l'essai du R1800-SH sur le noir de carbone, citée mot à mot :

Lorsque le dosage d'hyperdispersant est de 3 %, la densité optique du film est maximale et atteint 0,487.

Pour la baisse au-delà du point d'inflexion, l'explication de la documentation est la même :

À mesure que le dosage d'hyperdispersant R1800-SH augmente encore, l'interaction entre les molécules d'hyperdispersant R1800-SH provoque une « floculation par pontage » ; les particules de pigment s'agglutinent par enchevêtrement des chaînes fondues de l'hyperdispersant, de sorte que la densité optique diminue au contraire.

(Source : « Gamme d'hyperdispersants », PDF, p. 10, page imprimée -19-)

Les deux courbes sont des paraboles montant puis descendant. En dosage insuffisant, l'effet est réduit (faible densité optique, pouvoir couvrant médiocre, piqûres et points de couleur) ; en dosage excessif, c'est encore pire (floculation par pontage, grumeaux, défauts de surface). Ainsi, « ne fonctionne pas » peut signifier aussi bien une quantité insuffisante qu'une quantité excessive — impossible à déterminer par la seule lecture de la formule ; il faut regarder où se situe le point d'inflexion de la courbe d'effet.

5Cires, acide stéarique et EBS ne sont pas des concurrents, mais des partenaires : répartition des rôles entre produits en poudre et produits en pâte

La documentation citée à la section précédente contient une phrase qui peut facilement être mal interprétée : « L’acide stéarique et la cire de polyéthylène n’ont fondamentalement aucune dispersibilité ». Elle vise la capacité de dispersion en présence de poudres ultrafines, et non l’idée que « ces deux types d’additifs seraient inutiles ». Trois preuves documentaires permettent de remettre cette relation en perspective :

Preuve 1 : dans les formules expérimentales de l’entreprise, la cire de polyéthylène et l’hyperdispersant figurent ensemble. La formule d’essai au noir de carbone du R1800-SH indique, selon le texte original : « Noir de carbone DK2028P 50 g, R1800-SH 1 g, cire de polyéthylène 10 g, LLDPE218W 39 g ». (Source : gamme Hyperdispersants, PDF page 10, page imprimée -19-.) Le dosage de cire de polyéthylène est dix fois supérieur à celui de l’hyperdispersant — c’est là une preuve directe d’une « utilisation en association » : le gramme chargé du traitement de surface est le dispersant, tandis que les 10 g de cire assurent l’écoulement et la lubrification.

Preuve 2 : Californium Curium propose une catégorie spécifique de « dispersants mouillants », précisément positionnée pour prendre le relais de la cire, de l’acide stéarique ou de l’EBS. Le texte original de la documentation sur le TPS (ester d’acide alkylique) :

Le TPS (ester d’acide alkylique) est un solide blanc cassant obtenu par polymérisation à haute température d’un groupe alkyle et d’un acide gras ; il possède les propriétés chimiques générales des acides carboxyliques organiques. Son pouvoir mouillant et son pouvoir lubrifiant sont supérieurs à ceux de la cire de polyéthylène (cire PE) ; son pouvoir mouillant est nettement supérieur à celui de l’EBS (éthylène bis-stéaramide) ; son pouvoir lubrifiant est comparable à celui de l’EBS, mais sans le problème d’exsudation de l’EBS. Il convient à l’industrie des plastiques et du caoutchouc et peut améliorer la plasticité, la ténacité et l’aptitude à la mise en œuvre des matériaux.

La colonne « domaines d’application » indique : « Utilisé comme lubrifiant et dispersant mouillant, pour améliorer la fluidité de mise en œuvre et l’effet de mouillage de surface. Particulièrement adapté aux masterbatches à fini mat ; peut remplacer la cire de polyéthylène et renforcer l’effet mat. Déconseillé pour les masterbatches brillants (risque d’altération de la brillance). » Paramètres techniques repris tels quels : masse moléculaire 320 ; densité (20 ℃) 0,871 kg/m³ ; point d’éclair (coupelle ouverte) ≥ 205 ℃ ; point de figeage ≤ 55 ℃ ; point d’ébullition 229 ℃ ; point d’auto-inflammation 434 ℃ ; viscosité cinématique (100 ℃) 5,87 mm²/s ; analyse de type carboné CA 12 %. Conditionnement : sac de 25 kg ; durée de conservation : 36 mois. (Source : gamme Hyperdispersants, PDF page 39, page imprimée -48-.)

Trois informations directement exploitables ressortent de ce passage : ① le « dispersant mouillant » est une catégorie indépendante, et non un substitut de l’hyperdispersant ; ② l’expression « sans le problème d’exsudation de l’EBS » montre que l’exsudation de l’EBS est conditionnelle (selon le dosage et le système), et que le changement de type constitue une solution déjà disponible ; ③ la sélection doit distinguer les finis mats et brillants — le TPS est déconseillé pour les masterbatches brillants.

Preuve 3 : la liste des fonctions de l’hyperdispersant en pâte comprend déjà un poste lubrification. Le texte original de la rubrique « Fonctions principales » du R1800-S indique : « Les fonctions principales du R1800-S sont l’enrobage par dispersion, la lubrification et le démoulage, le renforcement de la ténacité et l’amélioration de la brillance ; il peut être utilisé comme agent glissant et anti-bloquant, peut remplacer le greffage d’anhydride maléique, permet d’ajuster la vitesse d’écoulement du produit et peut améliorer la résistance au choc ainsi que la résistance à l’étirage, etc. » Un autre exemple d’application précise : « Dans la production de stabilisants PVC (stabilisants composites au sel de plomb, agents thermiques composites plomb-baryum, stabilisants composites baryum-zinc, etc.), l’ajout de 0,5 % d’hyperdispersant R1800-S permet au stabilisant composite de mieux se compatibiliser avec le PVC, de se disperser plus uniformément dans le PVC et d’assurer une lubrification interne et externe avec effet démoulant, ce qui améliore fortement la stabilité thermique du produit. » (Source : gamme Hyperdispersants, PDF page 2, page imprimée -11- ; page 4, page imprimée -13-.)

Formulation synthétique combinant les deux niveaux (position du site) : l’hyperdispersant en pâte (gamme R1800) suit une voie de dispersion chimique — la structure moléculaire se divise en deux segments : l’un est le groupe d’ancrage (-COOH), « ces groupes polaires s’adsorbent fortement à la surface du pigment par liaisons ioniques, liaisons hydrogène et forces de van der Waals, empêchant la désorption de l’hyperdispersant » ; l’autre est la chaîne de solubilisation (dispersion), qui détermine la stabilité du pigment dispersé dans le milieu. (Source : gamme Hyperdispersants, PDF page 5, page imprimée -14- ; page 9, page imprimée -18-.)

Les produits en poudre — cire, acide stéarique, EBS — ainsi que les dispersants mouillants comme le TPS, suivent une voie de mouillage + lubrification interne/externe. Ces deux niveaux ne sont pas en relation de substitution ; ils sont généralement utilisés en association : le produit en pâte se charge de réellement séparer la poudre et de l’enrober, tandis que le produit en poudre se charge d’ajuster l’écoulement, le démoulage et la qualité de surface jusqu’au point d’équilibre. En une phrase, la répartition des rôles se résume ainsi — le produit en pâte gouverne la « qualité de dispersion », le produit en poudre gouverne la « régularité de mise en œuvre » ; utiliser le second à la place du premier fait apparaître les défauts de surface de la première section ; utiliser le premier à la place du second laisse le système de lubrification déséquilibré, et un excès de lubrification externe provoque quand même une exsudation.

(Il existe ici un contenu non développé dans la documentation : la relation de substitution entre les deux types d’additifs en dosage total et en ratio. La documentation actuelle ne fournit qu’un ratio concret dans les formules expérimentales du R1800-S et du R1800-SH, soit 1 g de dispersant + 10 g de cire de polyéthylène. Pour les autres scénarios, le ratio doit faire l’objet d’essais pilotes séparés ; cette donnée n’est pas indiquée dans la documentation.)

6Tableau de correspondance symptômes → causes (huit lignes, toutes sourcées)

Tableau de cor…

Symptôme observé sur site	Cause indiquée par la documentation (points essentiels du texte original)	Source (page imprimée)
Apparition de petites piqûres granuleuses et colmatage de la grille dans les charges pour extrusion-soufflage	① La source minérale contient de la silice de très haute pureté, impossible à broyer finement ; ② finesse insuffisante du carbonate de calcium (maille trop basse) ; ③ poudre trop fine sujette à l’agglomération, impossible à disperser sans un bon dispersant	-12-
Le carbonate de calcium activé présente encore des piqûres et un colmatage de grille	L’atelier de traitement applique un « traitement ordinaire » à l’acide stéarique ou à la cire de polyéthylène ; la poudre est enrobée avant d’être dispersée ; le dosage d’additif n’atteint pas l’objectif d’enrobage ; le temps d’accumulation est trop long et il y a réagglomération	-12-
Apparition de points de couleur sur film coloré par enduction	Mauvaise dispersion des pigments dans les granulés de masterbatch, présence d’agglomérats ; couleur du film enduit irrégulière en profondeur ; présence éventuelle de points noirs dus à la dispersion	-12-
Apparition de marbrures en carte sur film coloré par enduction (motifs)	Mauvaise dispersibilité du masterbatch ; ou mauvaise résistance thermique du pigment entraînant une décoloration ; ou écart trop important d’indice de fluidité à l’état fondu entre le masterbatch et la résine du film	-12-
Baisse de la thermoscellabilité du film et blanchiment	Cire de polyéthylène de basse masse moléculaire mélangée à de la paraffine (taux d’incorporation 10 %-40 %) ; pendant la mise en œuvre, la paraffine se décompose et se sublime, puis migre à la surface du film en formant un blanchiment	-12-
Rupture de filament en production de fils plats	Mauvaise dispersion du masterbatch ; granulométrie de pigment trop élevée dans les granulés de masterbatch ; mauvaise compatibilité entre le support et la résine entraînant une surface de feuille peu lisse ; ainsi que des facteurs de procédé tels que le taux d’étirage et la température de l’eau de refroidissement	-12-
Surface rugueuse et points de couleur en surface des granulés de masterbatch	Température d’extrusion ou température de tête inadaptée ; mauvaise dispersion du pigment ; problème de qualité ou de dosage du dispersant (cire de polyéthylène de basse masse moléculaire) ; traitement de lubrification du pigment inapproprié	-12-/-13-
Encrassement dans le moule et exsudation de lubrification externe en surface du masterbatch	Excès de lubrification externe	-8-
Dépôt de carbone en sortie de filière et exsudation de pigment (légère)	Peut être amélioré par incorporation en masse de R902 : « réduit le dépôt de carbone en sortie de filière et l’exsudation du pigment (efficace en cas d’exsudation légère), augmente la résistance à la température du pigment de 4 à 5 degrés, améliore la dispersibilité des pigments nacrés et fluorescents, assiste l’agent hydrophobe pour renforcer l’hydrophobie »	-67-

Note : -8- provient du PDF Californium Curium – Functional Additives 1.09, page 12 ; -12-/-13- proviennent du PDF de la gamme Hyperdispersants, pages 3-4 (le même passage figure également dans Californium Curium – Functional Additives 1.09, pages 16-17) ; -67- provient du PDF Californium Curium – Functional Additives 1.09, page 71.

7Diagnostic de terrain en cinq étapes (selon l’ordre indiqué dans la documentation)

1. 01Vérifier d’abord si le système de lubrification est équilibré. Un excès de lubrification externe provoque directement une exsudation (encrassement du moule, exsudation en surface du masterbatch), tandis qu’une lubrification interne insuffisante se manifeste par des « points de gel » révélant un problème de dispersion. Cette étape ne nécessite pas de modifier la formule : commencer par lire les quatre symptômes de la section correspondante de la documentation et les faire correspondre. (Source : -8-)
2. 02Vérifier ensuite l’origine et la masse moléculaire de la cire. S’agit-il d’une cire mélangée à de la paraffine (taux d’incorporation 10 %-40 %) ? S’agit-il d’une cire de polyéthylène de basse masse moléculaire haute densité ? Ces deux points relèvent de contrôles qui peuvent être interceptés à la réception des matières premières. (Source : -12-/-13-)
3. 03Vérifier ensuite le seuil de température. L’hyperdispersant en pâte ne peut assurer le mouillage et l’enrobage qu’au-dessus de 80 ℃ (au-dessus de 70 ℃ pour le SK) ; l’ajout direct en matière froide est explicitement listé comme interdit dans la documentation. Il faut vérifier sur site si la zone de mélange atteint réellement la température, et si cette température est maintenue suffisamment longtemps (pour le R200, la référence de prétraitement est de 1200 tr/min / 15 minutes). (Source : -11-/-12-/-14- ; pour le R200, voir Californium Curium – Functional Additives 1.09, page 51, page imprimée -47-)
4. 04Vérifier ensuite si le dosage dépasse le point d’inflexion. Pour les applications de traitement de surface, deux points d’inflexion mesurés existent : SK sur dioxyde de titane 1,6 %, SH sur noir de carbone 3 % ; au-delà, la densité optique « chute au contraire brutalement ». (Source : -16-/-19-)
5. 05Vérifier enfin la finesse et la morphologie de la poudre. Une finesse insuffisante produit des piqûres ; plus la poudre est fine, plus l’indice d’absorption d’huile et la surface spécifique sont élevés, et plus le dosage de dispersant requis est élevé — « généralement, plus la poudre est fine, plus l’indice d’absorption d’huile est élevé et plus la surface spécifique est grande, plus le dosage de dispersant à ajouter est élevé ». (Source : Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF page 12, page imprimée -8- ; gamme Hyperdispersants, PDF page 3, page imprimée -12-)

Ajout d’un point absent de la documentation mais souvent négligé sur site : la reprise d’humidité. Le texte original de la documentation du R911 indique explicitement : « Après ouverture, conserver dans un récipient hermétique afin d’éviter la reprise d’humidité qui nuirait à la dispersibilité » ; les conditions de stockage du M933 indiquent : « endroit frais et sec, à l’abri de l’humidité ». Une fois que la poudre a repris l’humidité et formé des agglomérats, la zone de mélange a du mal à les défaire, ce qui se traduit par « le dispersant n’a pas fonctionné ». (Position du site ; sources : Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF page 53, page imprimée -49- ; Californium Curium – Functional Masterbatch 1.05-4, PDF page 14, page imprimée -10-)

8Comment assembler : combiner dispersion chimique, dispersion mouillante et lubrification interne/externe en trois couches

Les sept premières sections se résument dans le tableau de structure de formulation suivant :

(Sources : gamme Hyperdispersants, PDF page 2, page imprimée -11- ; page 4, page imprimée -13- ; page 39, page imprimée -48- ; Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF page 12, page imprimée -8- ; pages 48-49, pages imprimées -44-/-45- ; page 51, page imprimée -47- ; page 55, page imprimée -51-)

Une fois la formulation assemblée, deux modèles finis « sans exsudation » peuvent servir de références : R912 (« sans efflorescence, sans exsudation, sans collage au moule », « faible migration »), R915 (« sans migration, sans exsudation », « à température ambiante comme en vieillissement hygrothermique double 85, pas d’efflorescence, pas d’exsudation, surface de l’article sans buée d’huile »), R940 (« de type réactif, liaison chimique au réseau de résine, sans migration, sans exsudation, sans efflorescence »), R333 (« taux de migration ≤ 0,05 % (sans exsudation ni efflorescence) »). (Sources : Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF page 54, page imprimée -50- ; page 57, page imprimée -53- ; page 59, page imprimée -55- ; page 87, page imprimée -83-)

La ligne relative au R940 indique en outre la différence de voie technique expliquant la « non-migration » : « contient une double liaison méthacrylate, peut participer à la polymérisation UV/radicalaire, établit une liaison chimique au réseau de résine, sans migration, sans exsudation, sans efflorescence ; par rapport aux retardateurs de flamme de type additif, l’impact sur la transparence et les propriétés mécaniques est plus faible ». Autrement dit, l’une des voies permettant de résoudre à la racine le problème d’exsudation consiste à faire participer l’additif à la réaction et à l’intégrer au système ; quant à savoir si un additif de type additif peut ne pas exsuder, cela dépend de trois facteurs : la masse moléculaire, le dosage et la compatibilité. (Source : Californium Curium – Functional Additives 1.09, PDF page 59, page imprimée -55-)

9Questions fréquentes (FAQ)

Q1 : Le blanchiment et l’exsudation sont-ils la même chose ? Ce ne sont pas les mêmes termes, mais ils relèvent du même type de phénomène. Dans la documentation, « blanchiment » et « efflorescence » servent tous deux à décrire la migration de substances de basse masse moléculaire vers la surface de l’article, où elles forment un dépôt poudreux ; « exsudation » a une portée plus large et englobe également l’exsudation de pigments et l’exsudation par lubrification externe (encrassement du moule). Lors des échanges sur site, il est recommandé de préciser trois éléments — « quelle substance, d’où elle vient, où elle va » — plutôt que de se contenter du seul terme « exsudation ».

Q2 : Le dosage de dispersant est pourtant élevé ; pourquoi observe-t-on encore des piqûres et des points de gel ? Examinez cinq points en suivant l’ordre de la section 7. Les deux explications les plus directes données par la documentation sont les suivantes : ① une lubrification externe excessive entraîne une exsudation ; une lubrification interne insuffisante « provoque une mauvaise dispersion et génère des points de gel » ; ② la température n’a pas atteint le seuil requis, si bien que l’hyperdispersant en pâte n’a pas achevé le mouillage et l’enrobage. (Source : -8-/-11-/-12-)

Q3 : L’acide stéarique et la cire de polyéthylène peuvent-ils finalement être utilisés ? Ils peuvent l’être, à condition d’être placés au bon endroit : ils apportent un mouillage ainsi qu’une lubrification interne et externe, mais pas le pouvoir dispersant des poudres ultrafines. La documentation elle-même décrit ces deux familles d’additifs dans les termes suivants : « leur prétendue dispersion consiste à enrober la poudre pour l’empêcher de s’agglomérer facilement » ; ce qu’elle critique, c’est que « la quantité n’atteint pas l’objectif d’enrobage » et qu’« au fil du temps, une nouvelle agglomération se produit ». (Source : -12-)

Q4 : L’EBS exsude-t-il obligatoirement ? La documentation ne dit pas « obligatoirement ». Ce qui peut être cité, c’est la formulation comparative de la page TPS : « pouvoir lubrifiant équivalent à l’EBS, mais sans les problèmes d’exsudation de l’EBS » — autrement dit, l’exsudation de l’EBS dépend du système et du dosage, et le remplacement par un dispersant mouillant constitue une voie de substitution déjà disponible. (Source : -48-)

Q5 : Comment déterminer si le dispersant est insuffisant ou en excès ? Regardez la courbe d’effet, pas la formule. La documentation fournit deux points d’inflexion mesurés : pour le dioxyde de titane, le SK présente un point d’inflexion à 1,6 % (densité optique de 0,386, avec également la valeur de jaunissement minimale) ; pour le noir de carbone, le SH présente un point d’inflexion à 3 % (densité optique de 0,487) ; au-delà du point d’inflexion, la densité optique « chute au contraire fortement ». Déterminez d’abord le point d’inflexion dans votre propre système, puis fixez le dosage. (Source : -16-/-19-)

Q6 : Dans quels cas faut-il changer directement de modèle plutôt que d’ajuster le dosage ? La documentation donne trois scénarios explicites : ① ne pas utiliser le TPS dans les masterbatches brillants (il n’est pas recommandé pour les masterbatches brillants, car il peut affecter la brillance) ; ② le R1800-S ne peut pas être utilisé dans les revêtements aqueux et les encres aqueuses (emploi interdit) ; ③ lorsqu’une absence totale de migration est exigée, envisager la voie réactive (par exemple la liaison chimique à la résine du R940). (Source : -11-/-48-/-55-)

Q7 : Que signifie l’expression « efficace contre une exsudation légère » pour le R902 ? À comprendre au sens littéral : le texte original de la documentation indique « réduit le caractère exsudatif des pigments (efficace contre une exsudation légère), améliore la résistance à la température des pigments de 4 à 5 degrés ». Il s’agit donc d’une mesure parmi d’autres, mais elle n’est pas efficace contre tous les degrés d’exsudation ; une exsudation sévère doit être traitée à partir de la structure de la formulation et de l’origine des matières premières. La documentation ne fournit pas de seuil de distinction entre « légère » et « sévère » (ce point n’est pas listé dans la documentation ; un rapport d’essai complémentaire peut être fourni séparément). (Source : -67-)

Q8 : En cas d’encrassement du moule, faut-il nettoyer le moule ou modifier la formulation ? La documentation ne donne pas de recommandation de procédure, mais du point de vue du mécanisme, il faut faire les deux : d’abord réduire la lubrification externe (sinon l’encrassement réapparaîtra après nettoyage), puis réexaminer l’équilibre interne/externe du système de lubrification. L’ordre entre nettoyage du moule et ajustement de la formulation relève d’une décision de procédé sur site et sort du périmètre de la documentation. (Position de la rédaction)

10Sources documentaires (vérifiables ligne par ligne)

Sources docume…

#	Donnée / citation	Documentation	Page PDF	Page imprimée
1	Quatre symptômes du déséquilibre de lubrification interne/externe (lubrification interne insuffisante → points de gel ; lubrification interne excessive → baisse de la résistance à l’état fondu ; lubrification externe insuffisante → surface rugueuse jaunissante ; lubrification externe excessive → exsudation, encrassement du moule) et « seul un bon système de lubrification garantit l’efficacité du dispersant »	Californium Curium – Functional Additives 1.09	p. 12	-8-
2	Plus la poudre est fine, plus l’indice d’absorption d’huile et la surface spécifique sont élevés, plus le dosage de dispersant requis est important ; l’augmentation de la teneur en charge génère des points de gel	Californium Curium – Functional Additives 1.09	p. 12	-8-
3	Trois causes de piqûres, acide stéarique / cire de polyéthylène « sans pouvoir dispersant réel », enrobage incomplet et réagglomération, points de couleur, marbrures en carte, blanchiment au thermoscellage (incorporation de 10 %-40 % de paraffine), rupture de filament, surface rugueuse	Californium Curium – Hyperdispersant Series	p. 3	-12-
4	Trois causes de surface rugueuse du masterbatch, cire de polyéthylène de basse masse moléculaire mélangée à de la paraffine ou cire de basse masse moléculaire haute densité, stabilisant PVC 0,5 % pour lubrification interne/externe et démoulage, isolation par kaolin	Californium Curium – Hyperdispersant Series	p. 4	-13-
5	Tableau de dosage du R1800-S, liste des fonctions principales, méthode d’identification, emplois interdits (poudre traitée à froid, revêtements et encres aqueux) ; mécanisme de mouillage et d’enrobage à 80 ℃	Californium Curium – Hyperdispersant Series	p. 2–3	-11-/-12-
6	Structure moléculaire en deux segments du R1800-SK (groupes d’ancrage -COOH et chaîne de solvatation), seuil de 70 ℃ et conversion en agent de couplage ionique, comparaisons de 26 fois / 113 fois	Californium Curium – Hyperdispersant Series	p. 5	-14-
7	Point d’inflexion de dosage du R1800-SK à 1,6 %, densité optique de 0,386, tableau comparatif clarté / blancheur / jaunissement, optimum à 70 ℃	Californium Curium – Hyperdispersant Series	p. 7	-16-
8	Application du R1800-SH au noir de carbone, ajout de résine à 100 ℃, groupes d’ancrage et chaîne de solvatation, comparaisons de 28 fois / 122 fois, conditions optimales pH = 6,2 / 80 ℃ / 1 %	Californium Curium – Hyperdispersant Series	p. 9	-18-
9	Formulation expérimentale du R1800-SH (dont 10 g de cire de polyéthylène), point d’inflexion de dosage à 3 %, densité optique de 0,487, explication de la floculation par pontage	Californium Curium – Hyperdispersant Series	p. 10	-19-
10	TPS dispersant mouillant : pouvoir mouillant et pouvoir lubrifiant supérieurs à la cire de polyéthylène, pouvoir mouillant nettement supérieur à l’EBS, pouvoir lubrifiant équivalent à l’EBS mais sans les problèmes d’exsudation de l’EBS, peut remplacer la cire de polyéthylène dans les masterbatches mats, non recommandé pour les masterbatches brillants, paramètres techniques et conditionnement	Californium Curium – Hyperdispersant Series	p. 39	-48-
11	R902 « (produit sans fluor) », réduction du dépôt de carbone en sortie de filière, réduction du caractère exsudatif des pigments (efficace contre une exsudation légère), résistance à la température améliorée de 4 à 5 degrés, dosage de 0,5 %–5 %	Californium Curium – Functional Additives 1.09	p. 71	-67-
12	Triple effet du R100 (agent de couplage / agent d’enrobage / hyperdispersant), trois méthodes d’ajout, agitation rapide jusqu’à 100-120 ℃	Californium Curium – Functional Additives 1.09	p. 48	-44-
13	Quatre fonctions principales du R100A, dosage en pour mille	Californium Curium – Functional Additives 1.09	p. 49	-45-
14	Prétraitement R200 1:50 / 1 200 tr/min / 15 minutes, taux d’enrobage ≥ 95 %, uniformité de dispersion améliorée de 40 %, association avec 3 % d’agent de couplage silane	Californium Curium – Functional Additives 1.09	p. 51	-47-
15	R912 « sans efflorescence, sans exsudation, sans collage au moule », « faible migration »	Californium Curium – Functional Additives 1.09	p. 54	-50-
16	R915 « sans migration, sans exsudation », « vieillissement hygrothermique double 85 sans efflorescence, sans exsudation, surface de l’article sans voile huileux »	Californium Curium – Functional Additives 1.09	p. 57	-53-
17	Mécanisme réactif sans migration du R940 (participation de la double liaison méthacrylique à la polymérisation, liaison chimique au réseau de résine)	Californium Curium – Functional Additives 1.09	p. 59	-55-
18	R333 « taux de migration ≤ 0,05 % (sans exsudation ni efflorescence) »	Californium Curium – Functional Additives 1.09	p. 87	-83-
19	Mise en garde concernant la formulation massive du R333 avec des additifs contenant des ions métalliques (stéarate de zinc, etc.)	Californium Curium – Functional Additives 1.09	p. 88	-84-
20	R911 « doit être conservé hermétiquement après ouverture afin d’éviter une reprise d’humidité nuisant à la dispersibilité »	Californium Curium – Functional Additives 1.09	p. 53	-49-
21	Conditions de stockage du M933 « endroit frais et sec, à l’abri de l’humidité »	Californium Curium – Functional Masterbatch 1.05-4	p. 14	-10-

Remarque : toutes les valeurs et citations du présent article proviennent uniquement des documents listés dans le tableau ci-dessus ; les éléments non listés dans la documentation ont été signalés au fur et à mesure dans le texte par la mention « non listé dans la documentation ». Le présent article ne contient ni prix, ni noms de clients, ni promesses de performance ; les phrases marquées « position de la rédaction » relèvent de la position éditoriale et non du texte original de la documentation.

11Limites documentaires

1. 01Dosages de référence et liste des résines compatibles du TPS (dispersant mouillant) — la documentation ne fournit que des comparaisons de performances et des paramètres techniques, sans dosage.
2. 02Relation de substitution de dosage entre les additifs en poudre (cire / acide stéarique / EBS / TPS) et les hyperdispersants en pâte — il n’existe actuellement qu’une seule formulation expérimentale concrète, celle du R1800-SH.
3. 03Méthodes de dosage quantitatif et seuils de jugement pour l’efflorescence / l’exsudation — à l’exception du « taux de migration ≤ 0,05 % » du R333, les autres modèles ne font l’objet que de formulations qualitatives.
4. 04Critères de distinction « légère / sévère » dans l’expression « efficace contre une exsudation légère » du R902.
5. 05Solutions de remplacement de la cire de polyéthylène et leur dosage dans les masterbatches brillants lorsque le TPS n’est pas utilisé.
6. 06Durées d’essai et numéros de rapport respectifs pour les conditions de vieillissement liées à l’exsudation / à l’efflorescence de chaque modèle (double 85, hygrothermique, température ambiante).