Comment déterminer le dosage des hyperdispersants : choisir selon la finesse de la poudre et le modèle selon l’équipement

« Quelle quantité ajouter ? » est la première question posée lors du choix d’un produit, et c’est aussi celle qui donne le plus souvent lieu à des décisions arbitraires. La documentation technique des additifs fonctionnels de Californium Curium fournit deux critères consultables : l’un consiste à déterminer le dosage de référence selon la finesse de la poudre, l’autre à choisir le modèle selon l’équipement d’extrusion et le type de masterbatch. Le présent article expose ces deux critères, puis complète avec les données brutes de deux expériences sur le « dosage optimal » figurant dans la documentation — un dosage plus élevé n’est pas nécessairement meilleur ; la documentation délimite le point d’inflexion au moyen d’essais.

1D’abord identifier les quatre variables de la formulation

1

La documentation énumère les variables d’entrée pour « choisir quel modèle et quel dosage » en quatre points, avec pour chacun la teneur exacte du texte original :

La recommandation de la documentation concernant les charges est formulée sans détour : lors de la production de masterbatch chargé, ou lors de l’ajout d’une charge dans d’autres masterbatchs, il faut utiliser un dispersant afin d’améliorer la dispersion de la charge dans la matière plastique, de réduire les points de gel et d’améliorer la fluidité de la matière dans la vis. (Sur la base des données produits officielles)

2Déterminer le dosage de référence selon la finesse de la poudre (R1800-S)

Chaque cellule = une valeur (unité %); couleur plus foncée = valeur plus grande; les lignes peuvent être comparées directement entre les colonnes.

800 mailles1250 mailles1500 mailles3000 maillesCarbonate de c…23355Talc3238471Kaolin3354581%47%Taille relative dans le même tableau (unité unifiée %) · La profondeur de couleur ne représente pas la comparabilité inter-tableaux

• 800 mailles
• 1250 mailles
• 1500 mailles
• 3000 mailles
• Carbonate de c…
• Taille relative dans le même tableau (unité unifiée %) · La profondeur de couleur ne représente pas la comparabilité inter-tableaux

• Carbonate de calci…2–35 %
• Talc1–47 %
• Kaolin3–45 %

Données du graphique (texte source tel quel)

Ligne	800 mailles	1250 mailles	1500 mailles	3000 mailles
Carbonate de calcium	2 %	3 %	35 %	5 %
Talc	32 %	38 %	47 %	1 %
Kaolin	3 %	35 %	45 %	8 %

Texte sourceÉchelle 1–47 %

Déplacé depuis le corps du texteQuatre variables dans la formulation · tableau entier

Poudre	800 mailles	1250 mailles	1500 mailles	3000 mailles
Carbonate de calcium	0,2 %	0,3 %	0,35 %	0,5 %
Talc	0,32 %	0,38 %	0,47 %	1 %
Kaolin	0,3 %	0,35 %	0,45 %	0,8 %

2

Le tableau de dosage du R1800-S prend comme données d’entrée « l’indice d’absorption d’huile et la granulométrie de la poudre », et donne des dosages de référence par paliers de maille (repris tels quels) :

Les pigments organiques et inorganiques (noir de carbone, dioxyde de titane (TiO₂), outremer, jaune de chrome, etc.) ne sont pas classés par maille ; la documentation indique la plage suivante : « dosage d’environ 0,3-1,2 %, à ajuster selon la formulation réelle ». (Sur la base des données produits officielles)

Une régularité se dégage du tableau et corrobore l’explication du corps du document : plus la poudre est fine, plus l’indice d’absorption d’huile est élevé et plus la surface spécifique est grande, plus le dosage à ajouter est élevé. Pour le carbonate de calcium, le dosage est multiplié par 2,5 entre 800 mailles et 3000 mailles ; pour le talc, il passe de 0,32 % à 1 %, toujours dans la même direction. (Sur la base des données produits officielles)

Attention à bien distinguer les deux séries de chiffres : le tableau ci-dessus indique les dosages de référence « pour le traitement des poudres » ; la documentation donne par ailleurs, sur une autre ligne, une valeur pour le produit fini — le dosage du R1800-S dans le produit plastique final est de 0,5 %—1 %. La première valeur est calculée par rapport à la quantité de poudre, la seconde par rapport à l’article fini ; ne pas les confondre lors de la présentation d’une formulation. Le tableau de dosage actuel s’arrête à 3000 mailles ; pour les poudres plus fines (5000 mailles et plus), la documentation ne fournit pas de dosage de référence (cet élément n’est pas indiqué dans la documentation). (Sur la base des données produits officielles)

3Choisir le modèle : les produits principaux de chacune des trois lignes de production

La documentation précise clairement la répartition des rôles au sein de la gamme R1800 : R1800-S (couleur), R1800-SK (blanc), R1800-SH (noir), auxquels s’ajoute le R900A pour les masterbatchs colorants liquides. Les paramètres figurant sur les pages respectives de la documentation sont les suivants (repris tels quels) :

Modèle	Composant principal	Aspect	Caractéristiques physico-chimiques clés (texte original de la documentation)	Positionnement dans la documentation
R1800-S	Éther de polyoléfine	Pâte bleue	Densité 1,190 g/cm³ ; point d’éclair 285 ℃ ; viscosité 980-3600 mPa·s ; indice d’amine ≦9 mg KOH/g ; indice d’acide 6,8-7 mg KOH/g ; degré de dispersion III	Masterbatch colorant, peintures et encres à base d’huile ; « produit en combinant l’agent d’enrobage et le dispersant selon un rapport précis sous haute température et haute pression »
R1800-SK	Éther de polyoléfine	Pâte bleue	pH : 6,8-7 à 70 ℃ ; densité 1,190 g/cm³ ; point d’éclair 285 ℃ ; viscosité 980-3600 mPa·s	« Intègre des groupes fonctionnels ester à partir de la base du R1800-S, ce qui améliore la résistance au jaunissement et la résistance aux intempéries ; principalement utilisé pour les masterbatchs blancs de caoutchouc et de plastique »
R1800-SH	Polymère de silicone et d’éther de résine	Pâte bleue	pH : 6,2-6,4 à 80 ℃ ; densité 0,860 g/cm³ ; point d’éclair 287 ℃ ; viscosité 1000-4000 mPa·s ; indice d’amine ≦8 mg KOH/g	« Intègre des composés silicés à partir de la base du R1800-S, ce qui améliore la performance de dispersion dans le noir de carbone » ; masterbatch noir
R900A	Éther de polyoléfine	Pâte blanche en dessous de 0 ℃, liquide transparent incolore au-dessus de 5 ℃	pH 6,0-7,0 ; densité 1,220 g/cm³ ; viscosité 200-600 mPa·s ; facilement soluble dans l’eau	Base spéciale pour masterbatch colorant liquide ; « principalement adapté aux plastiques, caoutchoucs et autres produits utilisés à une température de 80-280 ℃, ou pour le mouillage et la dispersion de poudres inorganiques à indice d’absorption d’huile élevé, ou pour la production de masterbatch colorant noir »

(Sur la base des données produits officielles)

Pour les modèles hors gamme R1800 (R900, E099, R1618, etc.), la documentation ne fournit pas de tableau de dosage (cet élément n’est pas indiqué dans la documentation). La présente page ne répertorie que les modèles pour lesquels un tableau de dosage est disponible.

Les questions-réponses du choix de modèle peuvent être retenues telles quelles : pour un masterbatch colorant, voir le R1800-S ; pour un masterbatch blanc exigeant une résistance au jaunissement et une résistance aux intempéries, voir le R1800-SK ; pour un masterbatch noir, voir le R1800-SH ; pour une ligne produisant du masterbatch colorant liquide, voir le R900A. (Sur la base des données produits officielles)

4Deux expériences de « dosage optimal » dans la documentation : 1,6 % et 3 %

« Quelle quantité ajouter pour obtenir le meilleur résultat » n’est pas, dans la documentation, une simple appréciation qualitative : ce sont deux pages de données expérimentales. Les deux expériences suivent le même protocole : « traitement de surface du pigment au moyen d’un hyperdispersant → préparation d’un masterbatch → extrusion-soufflage de film et mesure de la densité optique (pouvoir couvrant) ». La conclusion est identique : le dosage présente un point d’inflexion ; au-delà, la valeur retombe en raison d’une floculation par pontage.

Expérience 1 (dioxyde de titane + R1800-SK) : à pH constant de 6,8 et à 70 ℃, on fait varier la teneur en hyperdispersant de 0,3 % à 2 % lors du traitement de surface du pigment. À un dosage de 1,6 %, la densité optique du film est maximale et atteint 0,386 ; l’expérience fournit simultanément un tableau de blancheur / clarté / indice de jaune (reproduit tel quel) :

Dosage en hyperdispersant (%)	Clarté	Blancheur TAPPI	Indice de jaune
0 (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

(Sur la base des données produits officielles)

(Sur la base des données produits officielles)

Explication du point d’inflexion donnée par la documentation (texte original) : au début, à mesure que la teneur en hyperdispersant augmente, les groupes d’ancrage adsorbés à la surface du pigment deviennent de plus en plus nombreux ; au point d’inflexion, la saturation est atteinte et la densité optique est alors maximale. Lorsque le dosage continue d’augmenter, les interactions entre hyperdispersants provoquent une « floculation par pontage » ; les particules de pigment floculent par enchevêtrement des chaînes solvatées, et la densité optique retombe au contraire. (Sur la base des données produits officielles)

Conditions directement réutilisables des deux expériences : l’expérience 1 utilise du dioxyde de titane Pangang R298 et du LLDPE 218W saoudien, avec la formulation suivante : dioxyde de titane R298 69,5 g + R1800-SK 0,5 g + LLDPE 218W 30 g. L’expérience 2 utilise : noir de carbone DK2028P 50 g + R1800-SH 1 g + cire de polyéthylène 10 g + LLDPE 218W 39 g. Les valeurs de densité optique des deux tableaux sont toutes exprimées selon la convention « transmittance convertie en épaisseur de film standard de 0,02 mm ». En cas de changement de grade de poudre, de résine ou d’épaisseur de film, la position du point d’inflexion doit être redéterminée par un essai pilote. (Sur la base des données produits officielles)

5Choisir le modèle selon l’équipement et le type de masterbatch (trois règles « sur mesure »)

La documentation présente cette approche de service sous forme de trois règles, reproduites une à une :

1. 01Selon l’équipement : les vis d’extrudeuse produites par différents fabricants d’équipements présentent des capacités de plastification et des capacités de mélange dispersif différentes ; par exemple, la capacité de plastification d’une extrudeuse bivis de granulation diffère considérablement de celle d’une extrudeuse monovis de granulation. « Nous fournissons à nos clients l’hyperdispersant le plus adapté en fonction de l’équipement qu’ils utilisent, afin que nos produits s’adaptent à leur équipement. »
2. 02Selon le type de masterbatch : selon que le client produit un masterbatch de charge, un masterbatch colorant, un masterbatch modifié, un masterbatch fonctionnel ou qu’il réalise une activation de poudre, le modèle correspondant est fourni en fonction du type de produit.
3. 03Définition du procédé sur site : les techniciens se rendent sur le site de production du client pour fournir les paramètres de production ; les principaux paramètres nommés dans la documentation comprennent la température, la vitesse de rotation de la vis, la pression en tête de vis et la coupe des granulés.

(Sur la base des données produits officielles)

L’explication de la documentation concernant le paramètre de température mérite d’être citée textuellement : « La température de la matière fondue n’est pas seulement un paramètre clé de la plastification, c’est aussi un procédé important qui influe sur la couleur du produit et sur la dispersion » — si la température de fusion est trop basse, la plastification est insuffisante et le pigment ou la charge ne peut pas se déployer dans la matière plastique ; si elle est trop élevée, il y a surplastification, la résistance à l’état fondu est faible, et il devient facile d’obtenir une mauvaise coupe des granulés et des difficultés d’étirage des joncs. (Sur la base des données produits officielles)

6Les limites de dosage : trois pièges faciles

Piège n° 1 : ajout direct en traitement à froid, efficacité réduite. L’interdiction formulée dans la documentation indique textuellement : « L’hyperdispersant R1800-S est interdit dans les poudres traitées à froid (c’est-à-dire que ce produit ne peut pas être utilisé sans chauffage, car l’effet de dispersion et d’enrobage ne peut pas être pleinement exercé) » ; une autre mention indique : « Interdit dans les revêtements aqueux et les encres aqueuses ». L’explication du mécanisme donnée par la documentation précise en même temps le seuil de température : dans des conditions de température supérieures à 80 ℃, le R1800-S peut rapidement mouiller l’intérieur de la poudre pour obtenir l’effet de dispersion et d’enrobage ; après refroidissement, l’agent d’enrobage se solidifie. (Sur la base des données produits officielles)

Piège n° 2 : ne considérer que la quantité de poudre et oublier la référence en article fini. Le tableau de référence pour le prétraitement (0,2 %-1 %) et le dosage réel d’incorporation dans l’article fini (0,5 %-1 %) sont deux séries de chiffres distinctes, voir la section 2. (Sur la base des données produits officielles)

Piège n° 3 : utiliser la cire comme dispersant. Dans les exemples d’application, la documentation met en évidence un point essentiel : les agents de traitement de poudre tels que l’acide stéarique et la cire de polyéthylène « n’ont fondamentalement aucune dispersibilité ; leur prétendue dispersion consiste simplement à enrober la poudre pour qu’elle ne s’agglomère pas facilement ». Si l’enrobage est incomplet ou si la durée de stockage est longue, la poudre se réagglomère et l’on observe alors un colmatage de tamis et des piqûres. La solution donnée par la documentation est la suivante : réaliser l’enrobage et la dispersion en une seule opération au-dessus de 80 ℃. (Sur la base des données produits officielles)

7Questions fréquentes (FAQ)

Q1 : Pour un carbonate de calcium à 1250 mailles, quel est le dosage de R1800-S ? R : Voir le tableau : 0,3 % (par rapport à la quantité de poudre) ; en termes de teneur totale d’ajout côté produit fini, la valeur est de 0,5 %-1 % du produit final en plastique. (Sur la base des données produits officielles)

Q2 : Pourquoi les résultats se dégradent-ils lorsqu’on ajoute 4 % ou 5 % ? R : La documentation explique par l’expérience le phénomène de « floculation par pontage » : lorsque le dosage dépasse le point de saturation, les hyperdispersants interagissent entre eux et l’enchevêtrement des chaînes solvatées provoque la floculation des particules, et la densité optique diminue à nouveau. Pour un système à base de dioxyde de titane (TiO₂), le point d’inflexion se situe à 1,6 % (densité optique 0,386) ; pour un système à base de noir de carbone, le point d’inflexion se situe à 3 % (0,487). (Sur la base des données produits officielles)

Q3 : Comment calculer la quantité pour un masterbatch liquide ? R : Le support d’un masterbatch colorant liquide est un liquide ; à poids unitaire identique, la teneur en pigment est plus élevée et le taux d’ajout est nettement réduit : pour des articles finis en teinte opaque, généralement 0,6-2,0 % ; pour des articles finis transparents, seulement 0,2-0,5 %. Pour R900A utilisé comme résine de base, la teneur d’ajout indiquée dans la documentation est de 1 %-10 % du produit final en plastique. (Sur la base des données produits officielles)

Q4 : Comment déterminer la température ? R : Les conditions expérimentales indiquées dans la documentation sont 70 ℃ (traitement du dioxyde de titane (TiO₂) par SK) et 80 ℃ (traitement du noir de carbone par SH). Le seuil indiqué dans l’explication du mécanisme est le suivant : au-dessus de 80 ℃, l’humidification, la dispersion et l’enrobage ont lieu, puis après refroidissement l’agent d’enrobage se solidifie. Lors du réglage sur site, on se réfère à la température à l’état fondu. (Sur la base des données produits officielles)

Q5 : Les modèles à ajouter sont-ils les mêmes pour une extrudeuse monovis et une extrudeuse bivis ? R : La documentation indique clairement que « la capacité de plastification d’une extrudeuse bivis et celle d’une extrudeuse monovis présentent une différence extrêmement importante ». La pratique consiste à fournir le modèle correspondant selon l’équipement réel du client. La recommandation d’un modèle pour une machine donnée relève d’un service de sélection ; le présent texte ne tire pas de conclusion à la place de la documentation (cet élément n’est pas indiqué dans la documentation). (Sur la base des données produits officielles)

Q6 : Qui a mesuré les données ? Existe-t-il des rapports d’essai par un tiers ? R : Tous les chiffres du présent texte proviennent des expérimentations et des tableaux de dosage propres à la documentation. La documentation ne mentionne pas d’organisme d’essai tiers, et l’ensemble de la base ne contient pas de numéro de rapport d’essai par un tiers. (Voir la délimitation à la section 8.)

Q7 : Si l’origine ou le grade de la poudre change, peut-on utiliser directement le tableau ? R : Non, on ne peut pas le recopier tel quel. Les données d’entrée du tableau de dosage sont « l’indice d’absorption d’huile et la taille des particules de la poudre », et les conclusions expérimentales sont toutes associées à un grade et à des conditions de mise en œuvre (par exemple, dioxyde de titane (TiO₂) Pangang R298, noir de carbone DK2028P). En cas de changement de matière, on prend d’abord un point de départ d’après le tableau de la section 2, puis on confirme par un essai pilote. (Sur la base des données produits officielles)

Q8 : Emballage et stockage ? R : R1800-S est conditionné en fût plastique PE de 25 kg, avec pour conditions de stockage « endroit frais et sec, à l’abri de l’humidité » ; R1800-SH est conditionné en fût plastique PE de 20 kg. La documentation n’indique pas la durée de conservation de ces trois modèles (cet élément n’est pas indiqué dans la documentation). (Sur la base des données produits officielles)

8Données et références

Tous les paramètres et descriptions de cet article proviennent de données produits officielles; les points non mentionnés dans la documentation officielle sont signalés un par un dans le texte. Cet article ne contient ni prix, ni noms de clients, ni numéros de certificats, ni engagements de résultats; les documents publics de ce site ne comportent aucun numéro de rapport d'essai tiers — pour ce type de document, veuillez vous adresser à l'équipe technique.