CH392874A - Procédé pour colorer d'une manière permanente un objet thermoplastique et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Description

  Procédé pour colorer d'une manière permanente un objet thermoplastique  et installation pour la mise en     oeuvre    de ce procédé    La présente invention concerne un procédé pour  colorer d'une manière permanente un objet thermo  plastique, normalement transparent ou     translucide.     



  Conformément aux procédés utilisés     @actuellement,     on donne une couleur aux polymères plastiques, nor  malement ,transparents ou translucides, à poids molé  culaire élevé, en mélangeant à ces     polymères    des co  lorants appropriés capables de leur     donner    une cou  leur permanente.

   II en résulte que .dans la fabrication  des objets moulés extrudés, laminés ou fabriqués au  trement, à partir de ces polymères, il est     nécessaire    de  préparer -des lots spéciaux de la matière plastique  dans lesquels on a mélangé le colorant.     Ceci        signifie     par     conséquent    qu'il faut préparer des     lots        colorés     appropriés pour chaque .type d'objet fabriqué d'une  couleur particulière ;

   par exemple,     dans.    le cas des  objets extrudés, si on désire     produire    un objet d'une  première couleur et ensuite un autre objet     quelconque     d'une autre couleur, il :faut nettoyer avec     beaucoup    de  soin la machine à     extruder    pour éviter la contamina  tion des couleurs. Ces     conditions        tendent    à ,augmenter  le prix de fabrication de ces objets     pour    plusieurs  raisons évidentes.  



  Dans d'autres cas, on a essayé de colorer des ma  tières plastiques du type indiqué par imprégnation ou  application artificielle, mais la coloration ainsi obte  nue état     jusqu'à    présent     loin    d'être     permanente.     



  Le procédé selon     l'invention    est caractérisé en     ce     que l'objet étant à une température élevée, on lui  applique une solution colorante comprenant un colo  rant et un solvant volatil de celui-ci, et en ce qu'on  refroidit l'objet après l'évaporation du solvant et la  pénétration du colorant dans l'objet. On peut appli  quer ces solutions colorantes après la formation des  objets ou pendant leur formation de façon à pouvoir  effectuer des changements de couleur en n'exécutant    que     des        changements    minimes dans .les machines de  production, sans aucune     contamination    .des couleurs,  à un prix faible et sans aucune     difficulté.     



  On peut appliquer une     solution    colorante à des  objets fabriqués à partir des polymères thermoplasti  ques, tels que les polyéthylènes, les     polyfluorhydro-          carbures,    comme les, polymères de     tétrafluoréthylène     (Téflon), les     polychlorhydrocarbures,    les polyamides  synthétiques à chaire     longue    comportant     des        groupes     amides périodiques (Nylon), et les copolymères cor  respondants, comme les     copolymères    des hydrocar  bures     acétylés    et     chlorurés,

      cette solution isolante est  formée de préférence par un     .colorant    soluble dans  l'huile et dissous (non dispersé) dans un solvant à  point     d'ébullition    modérément élevé et à point d'éclair  élevé. On peut appliquer la     solution        colorante        sur     l'objet ayant une température     élevée,    au     moment    où  celui-ci sort d'un     extrudeur.    On peut     présumer    que  le solvant     volatile    est     rapidement    évaporé et laisse  derrière lui la matière colorante,

   et     que    celle-ci pénè  tre dans l'objet, par capillarité et par migration ulté  rieure, sous la surface de l'objet, en     donnant        .ainsi    à  celui-ci une coloration     permanente,    durable et résis  tante à     l'abrasion.     



  On     peut    appliquer la solution colorante à l'objet  par immersion, pulvérisation, peinture,     sérigraphie,     passage entre des     cylindres    ou par d'autres procédés,  dont le choix dépend .de la matière de l'objet et aussi  de la façon, dont il a été façonné, suivant par exem  ple qu'il a été fabriqué par laminage, moulage, extru  sion ou par un autre procédé.  



  Avec ce procédé de     coloration,    il     :est        possible     d'appliquer une couleur désirée quelconque ou une       combinaison    de couleurs à de tels objets plastiques,  sous la     forme    d'une couche colorée continue, de li  gnes, de symboles, de légendes, de     dessins    ou     de         repères de différentes sortes.

   Par exemple, dans le  procédé de rotogravure, utilisé pour     imprimer    des  dessins sur des     feuilles    plastiques, par exemple en  polyéthylène non traité, en   Nylon  , ou en une au  tre matière thermoplastique,     transparente    ou .trans  lucide, on chauffe au préalable la feuille jusqu'à la  température appropriée, avant de la faire passer à  travers les     cylindres    portant les     dessins        désirés    ;     les     cylindres sont encrés au moyen de l'une des compo  sitions de teinture mentionnées plus haut et décrites  plus loin en détail.  



  Les techniciens connaissent les nombreuses ma  tières colorantes organiques,     -solubles    dans l'huile, qui  peuvent convenir pour le but     recherché    ; on peut  donc choisir la matière colorante convenable, en te  nant     compte    de     certaines    caractéristiques désirables  de celle-ci, telles que la propriété de n'être ni toxi  que, ni     irritante,    et aussi de     l'utilisation    envisagée  pour l'objet.  



  On a représenté sur     1e    dessin annexé une installa  tion pour la mise en     oeuvre    du procédé conforme à  l'invention ; cette installation     illustre        l'invention.     



  Sur ce dessin  la     fig.    1 est une vue schématique en élévation  latérale d'une installation, dans laquelle l'objet est  formé par extrusion ;  la     fig.    2 est une vue     agrandie    en     perspective    mon  trant la partie de l'installation dans laquelle s'effectue  l'application de la matière colorante ; quelques par  ties sont arrachées pour mieux montrer la     constitution     intérieure ;  la     fig.    3 représente en élévation et .en bout la  boîte de     dimensionnement    et montre comment l'ou-.

         verture    de     dimensioruiement    de la paroi d'extrémité  de cette boîte et l'ajutage de la     solution    colorante  coopèrent pour éliminer de l'objet à colorer l'excès  de solution ;  la     fig.    4     .est    une coupe     suivant    la ligne 4-4 de  la fi,-. ? ;

    la     fig.    5 est une coupe centrale et verticale de       l'ouverture    de la seconde plaque de la boîte de     di-          mensionnement.       On charge la composition     plastique    non traitée  dans une trémie 10, qui comprend un     mécanisme     d'alimentation à moteur; grâce à ce mécanisme, la  matière plastique, qui est     chauffée        dans    la trémie, est  refoulée à travers la conduite 12 jusqu'à une autre  trémie 14 supportée à la     partie    supérieure de     l'extru-          deur    16.

   Ces dispositifs sont     vendus    dans le com  merce sous des formes     variées    et sont     étudiées    pour  préparer la     matière    plastique en vue de l'extrusion,  en particulier pour la chauffer jusqu'à une tempéra  ture convenant au travail qu'elle doit subir ; les con  ditions de travail dépendent     naturellement    de la na  ture spécifique de la composition plastique à tra  vailler.  



  La tête d'extrusion 18 est représentée     s:chémati-          quement    comme faisant partie de la machine à ex  truder ; dans l'exemple représenté, cette tête 1.8 est  conçue pour extruder un tube plastique continu P.    L'extrémité de sortie de la tête d'extrusion est repré  sentée sur la fi-.

   2, près d'une     première    ouverture de       dimensionnement        201J,    formée dans la paroi d'extré  mité     20,1    d'une boîte de     dimensionnement    20, qui  contient une série de plaques     additionnelles    de     dimen-          sionnement    201',     20,1    et 20f espacées longitudinale  ment. Comme on le voit sur la     fig.    2, la paroi d'extré  mité     20a    comporte une ouverture 20', convenable  ment dimensionnée, à travers laquelle le :tube P se  déplace avec frottement.

   Les autres plaques . compor  tent des ouvertures correctement     dimensionnées    pour  enlever du tube P la solution en excès CS. Les Pla  ques de     dimiensionnement    peuvent aussi contribuer à  changer la forme du tube ou de tout autre objet ex  trudé, comme par exemple dans le cas     d'une    conduite  à section circulaire, à :laquelle on veut donner une  section de forme ovale pendant qu'elle se trouve en  core à     l'état    plastique.  



  On peut appliquer la matière colorante à l'objet  plastique, chaud et     extrudé,    par exemple à la con  duite P, avant qu'il pénètre     dans    les matrices de     di-          mensio:nnement    et/ou de façonnage, de façon à réa  liser, en plus de la coloration de l'objet extrudé, une  lubrification de celui-ci au moment où il passe à tra  vers les matrices, alors qu'il est complètement mou.  



  Comme on lie vont     clairement    sur la     fig.    2, un  réservoir 22, contenant la solution de     teinture,    est  supporté sous la boîte de     ,dim:ensionnement    ; ce réser  voir comporte un tamis 22,1 supporté au-dessus d'une  partie de son extrémité supérieure. Une     conduite    24       d'alimentation    en solution colorante s'étend à     partir     du réservoir 22 ; cette conduite est reliée à la sortie  d'une pompe à     fluide    du type     immergé,    qui     n'est    pas  représentée, mais qui est entraînée par le moteur  électrique 46.

   La conduite 24 se termine par un     aju-          tage    42 d'une forme appropriée, qui se trouve près de  l'extrémité de sortie de la tête d'extrusion     et    qui com  porte un robinet de commande 40. Une boîte 44 est  supportée sur     l'extrémité    adjacente de la boîte de     di-          mensionnement    20 et au-dessous de la tête d'extru  sion 18 ;

   cette boîte 44     comporte    une conduite 26,  qui se décharge sur le tamis     22a.    L'excès de la solu  tion colorante, qui est retiré par la plaque de     dimen-          sionneme.nt        20a,    s'écoule vers le bas de     cette    plaque  et tombe goutte à goutte dans la boîte 44, comme on  le voit en CS sur les     fig.    3 et 4.  



  La conduite P, recouverte par la matière colo  rante, passe de la boîte de     dimensionnement    à une  chambre de refroidissement 28 représentée     schémati-          quement    sur la     fig.    1. Cette chambre peut consister     en     une cuve à section circulaire remplie d'eau ou peut  comporter un certain nombre     d'ajutages    de pulvéri  sation d'eau (non représentée). Quand la conduite  extrudée traverse la chambre 28, elle est refroidie jus  qu'à la température     convenable.     



  La conduite P est entraînée     longitudinalement    au  moyen d'un cabestan 30 entraîné mécaniquement ;     ce     cabestan est vendu dans le commerce, .il     fait    avancer  la conduite P, dans le cas de l'installation représentée,  à travers un     dispositif    d'impression 32, .au moyen du-      quel on peut imprimer sur la     surface    de la conduite  une date désirée quelconque.

   A partir du dispositif  d'impression 32, la conduite P se déplace sur     un     transporteur,     puis    traverse     un    appareil de mesure 36  d'une     construction    appropriée quelconque, qui enre  gistre en     permanence    la longueur de la conduite fa  briquée. Ensuite, la conduite P passe sur     un    .tambour  de recueil 38, qui est généralement     entraîné    par un  moteur.  



  Il est bien entendu que tous les     éléments    de l'ins  tallation     représentée    sont en principe vendus dans le  commerce et peuvent subir des modifications     suivant     la nature de l'objet à fabriquer. Il est évident qu'on  peut fabriquer par extrusion des     objets        plastiques     d'un grand nombre de formes. Comme on l'a suggéré  plus haut, l'invention peut aussi être appliquée à des  objets particuliers, fabriqués par d'autres procédés,  par exemple par moulage, laminage, etc...

   Il faut re  marquer particulièrement que le procédé de la pré  sente     invention    peut être appliqué pour .colorer d'une  manière permanente un fil électrique isolé, qui est  fabriqué généralement par extrusion d'un revêtement  plastique sur un conducteur.  



  La solution     colorante,    contenue dans le réservoir  22,     peut    subir des     modifications        considérables    ; pour  choisir ces variations, il faut tenir compte, non seule  ment de la couleur désirée, de la nature et de la  forme de l'objet plastique, mais .aussi des     .autres    ca  ractéristiques de     celui-ci,    par exemple des qualités  chimiques, physiques et électriques que l'on veut  donner à l'objet     terminé.     



  Un support approprié pour la solution     colorante     peut consister en un ou plusieurs des produits chi  miques suivants : un pétrole à     point        d'éclair    élevé,  composé d'hydrocarbures de la série     C"H,"        r    ,     c'est-          à-dire    de la série des     cycloparaffines,    le toluène       C,;H_,CH.;,    le     métaxylène        C:        H;(CH;

  ).,    et un chlorure  clair de polyvinyle     (CH.CH   <B>CI),.</B> Le mélange de sup  port pourrait être par exemple composé en poids de  5,3 parties de pétrole, :de 1,14 partie de .toluène, de  0,9 partie de     xylène    et de 0,16 partie de chlorure  de polyvinyle. II est bien entendu que cette compo  sition de quatre éléments peut être     modifiée    de ma  nière à comprendre l'un     quelconque    ou     plusieurs    de  ces éléments.

   Le mélange .des éléments est déterminé  en partie par le point d'éclair désiré et par le     point     d'ébullition désiré du support, qui dépend lui-même  de la matière     plastique    particulière à colorer, car la  plasticité de celle-ci est fonction de la température à  laquelle il faut la chauffer pour la travailler et aussi  du procédé de travail, qui peut être le laminage, l'ex  trusion, le moulage, etc...  



  On peut utiliser pour le support d'autres compo  sitions et d'autres mélanges, comprenant des éléments  de la série de la paraffine     C"H.."-.,,    des oléfines       C"H2",    des     cycloparaffines,    des homologues du ben  zène, que l'on choisit tous en     considérant    les     points     désirés d'éclair et     d'ébullition    voisins des tempéra  tures de travail des matières plastiques à     traiter.       Un support de la nature précédente est     incorporé     soit à un pigment soluble dans     l'huile,    soit à une ma  tière colorante généralement du type organique,     tell,

       que la     nigrosine    soluble     dans        l'huile,    qui est un mé  lange de chlorures     respectivement        dianihdo-amido,          trianilido    et     tétra-anilido    de     phényl-phénazonium,    dont  les formules empiriques sont     C,H24N5C1,        C6H28N5Cl,     et     C42H33N,C1.    Pour     préciser,    on     dissout    dans 7,35  parties en poids du support 0,15     partie    en poids    d'huile jaune  ,

   qui est au     point    de vue     chimique    du       diméthyl-amidiazobenzène,    dont la formule     empirique     est     C14Ht;,N3,    et qui est préparé en ajoutant :le grou  pement     diazonium    à la formule de     l'aniline    et en  accouplant celle-ci avec du     diméthylanline.     



  Dans un autre exemple, on prépare de       l'huile     rouge      ,    qui est au     point    de vue     chimique    du toluène  azotoluène-azo-bêta-naphtol et dont la     formule    em  pirique est     C,4H2oN:10,,en    accouplant -du     bêta-naphtol     avec le composé     diazo    de     alpha-amido-azo-toluène    ;  on dissout 0,38 partie en poids de cette     huile    rouge  dans 7,22 parties en poids du support.  



  On a suggéré ci-dessus les solutions colorantes  que l'on peut placer dans le réservoir 22, pour les  pomper à     partir    de celui-ci et les refouler à travers  l'ajutage 42 sur l'objet     extrudé.    Dans le cas de feuilles  extrudées en polyéthylène la conduite     extrudée        sort     par exemple de     l'extru:deur    à une     .température    com  prise à peu près entre     160o    C et 2270 C ; son     état     moléculaire .est ainsi tel que .le     support    de la matière       colorante    se diffuse à l'intérieur de la conduite.

   A  cette température, ce support à points élevés     d'éclair     et d'ébullition, que .l'on a .choisi pour ces températures,       s'évapo.re    et laisse la matière colorante derrière lui.  Au moment où l'objet P, imprégné de matière colo  rante, atteint la chambre de     refroidissement    28, la  matière colorante a pénétré     ,dans    l'objet sur     une    pro  fondeur appréciable.

   Cette     pénétration    de la matière       colorante        peut        varier        de        10        %    à     50        %        ou        même        dé-          passer    ces valeurs, suivant la vitesse de refroidisse  ment de l'objet extrudé.

   On comprend que lia péné  tration de la matière     colorante    varie     aussi    .avec la  température initiale, les     modifications    de la compo  sition du     support    de la matière     colorante,        variations          mentionnées    plus haut et la concentration de la ma  tière colorante dans son     support.    Il est évident qu'on  peut faire varier le temps     entre        l'extrusion    et le     re-          froidissement    pour commander la     pénétration    de la  matière colorante.

    



  On comprend que des objets     plastiques        plus     grands et plus     volumineux    exigent des températures  plus élevées que dies objets petits     et        minces,    par exem  ple des feuilles, et aussi des périodes.     différentes     d'exposition à la solution     colorante    pour obtenir une       pénétration    désirée de la matière     colorante.  

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I. Procédé pour colorer d'une manière perma nente un objet thermoplastique, normalement trans parent ou translucide, caractérisé en .ce que d'objet étant à une température élevée, on lui .applique une solution colorante comprenant un colorant et un sol vant volatil de celui-ci, et en ce qu'on refroidit l'objet après l'évaporation du solvant et la pénétration du colorant dans l'objet. II.

   Installation pour .la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il com prend un dispositif pour appliquer une solution colo rante à l'objet thermoplastique chauffé. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que l'objet à ,colorer est en polyéthylène, en nylon, en un polyfluorhydrocarbune, en un polychlor- hydrocarbure ou en un copolymère d'hydrocarbure acétylé et chloruré. 2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on applique la solution colorante à l'objet pendant la fonm.ation de celui-ci. 3.

   Procédé selon la sous revendication 2, carac térisé en ce qu'on applique la solution colorante à l'objet pendant l'extrusion de celui-ci. 4. Procédé selon lia revendication I, caractérisé en ce qu'on utilise une matiére colorante soluble dans l'huile. 5. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on emploie comme solvant un pétrole à points élevés d'ébullition et d'éclair. 6.

   Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on emploie comme solvant :n mélange d'hy drocarbures, ce mélange ayant des points élevés d'ébullition et d'éclair. 7. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on emploie un solvant à points élevés d'ébul lition et d'éclair, qui est constitué par un ou plusieurs des composés suivants : hydrocarbures de la série C"H,,L .. . , hydrocarbures cycliques de la série C"H,", toluène, métaxylène, chlorure clair de polyvinyle. 8.

   Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on emploie un solvant à points élevés d'ébul lition et d'éclair, qui est constitué par un ou plusieurs des composés suivants: paraffines de la série C"H.=n+@, oléfines de la série C"H.", cycloparaffines et homologues du benzène. 9. Installation selon la revendication II, caracté risée en ce qu'elle comprend un dispositif pour refroi dir l'objet coloré pendant son déplacement. 14.

   Installation selon la revendication II, caracté risée en ce qu'elle comprend un dispositif pour impri mer des renseignements sur l'objet coloré.