FR3106831A1 - ACRYLIC INK PREPARATION PROCESS TO PRESERVE THE HOMOGENOUS QUALITIES OF THE INITIAL COLORATIONS OF THE INKS - Google Patents

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Abstract

Procédé universel de préparation d’encres acryliques destinées aux beaux-arts et loisirs créatifs , et pour tous types de pigments, qui supprime tout phénomène de floculation ou décantation pigmentaire en raison d’un stockage immobile dans une durée prolongée, caractérisé par :- une composition faisant appel à :une résine copolymère, un glycol, un polyphosphate, des pigments de couleur, de l’eau déminéralisée, de l’ammoniac, de la cire et de l’acide , - une préparation par type d’ingrédient consistant en : = une première étape de dispersions et d’homogénéisation des pigments dans un mélange constitué selon l’ordre d’incorporation suivant : une résine copolymère acrylique styrène, un glycol, un polyphosphate, = une seconde étape d’ajustement des valeurs caractéristique de viscosité, d’acidité et de brillance du mélange, consiste à mélanger à température ambiante, avec une rotation continue dans l’ordre suivant, l’eau, un ammoniac ou de la soude , une cire et un acide, le mélange est maintenu en rotation pendant 5 à 10 minutes.Universal process for the preparation of acrylic inks intended for the fine arts and creative hobbies, and for all types of pigments, which eliminates any phenomenon of flocculation or pigmentary settling due to immobile storage for a prolonged period, characterized by:- a composition using: a copolymer resin, a glycol, a polyphosphate, color pigments, demineralized water, ammonia, wax and acid, - one preparation per type of ingredient consisting of : = a first stage of dispersions and homogenization of the pigments in a mixture constituted according to the following order of incorporation: a styrene acrylic copolymer resin, a glycol, a polyphosphate, = a second stage of adjustment of the characteristic values of viscosity , acidity and brilliance of the mixture, consists in mixing at room temperature, with continuous rotation in the following order, water, an ammonia or soda, a wax and an acid, melamine nge is kept rotating for 5 to 10 minutes.

Description

PROCÉDÉ DE PRÉPARATION D’ENCRE ACRYLIQUE POURS PRÉSERVER LES QUALITÉS HOMOGENES DE COLORATIONS INITIALES DES ENCRESACRYLIC INK PREPARATION PROCESS TO PRESERVE THE HOMOGENEOUS QUALITIES OF THE INITIAL COLORING INKS

Les encres de type acrylique et sont couramment utilisées en calligraphie / stylos /écriture /applications tissus, autrement défini beaux-arts et loisirs créatifs. Le principe est qu’ils sont utilisables à l’eau sur des supports poreux et fibreux. Ces encres se distinguent par des différentes viscosités et des pigments à caractéristiques granulaires très variées.Acrylic type inks and are commonly used in calligraphy / pen / writing / fabric applications, otherwise defined fine arts and creative hobbies. The principle is that they can be used with water on porous and fibrous substrates. These inks are distinguished by different viscosities and pigments with very different granular characteristics.

Il apparait essentiel de rappeler la définition du motEncre: «peinture composée d’un liant et d’une couleur à l’objet de couvrir un support soit pour le décorer, soit le protéger». On distingue plusieurs familles d’encres qui portent des noms différents selon les liants employés: huile, acrylique, aquarelle, gouaches, tempéra… Selon les résultats souhaités et les composants mobilisés, les pigments employés sont des pulvérulents plus ou moins fins, ce qui provoque une floculation et produit ensuite (par gravité) de la décantation.It seems essential to recall the definition of the word Ink: "paint composed of a binder and a color intended to cover a support either to decorate it or to protect it". There are several families of inks that have different names depending on the binders used: oil, acrylic, watercolor, gouache, tempera... Depending on the desired results and the components used, the pigments used are more or less fine powders, which causes flocculation and then produces (by gravity) settling.

Au regard de l’objectif visé par l’invention, qui concerne les encres acryliques à comportement newtonien, le phénomène de floculation qui engendre la décantation des pigments est exacerbé du fait de ce comportement physique. L’invention étant relative à un procédé de fabrication d’encre, il convenait également que ce procédé ne porte pas préjudice à la fonction de recouvrement de l’encre sur son support. A cet effet et au regard des supports qui présentent des caractéristiques physiques de porosité et fibrosité propres et variées, le procédé se doit de favoriser une constante d’absorption et de diffusion du médium sur le support, quelle que soit la faible rugosité de ce dernier.With regard to the objective targeted by the invention, which concerns acrylic inks with Newtonian behavior, the phenomenon of flocculation which causes the settling of the pigments is exacerbated because of this physical behavior. Since the invention relates to a process for manufacturing ink, it was also necessary that this process not prejudice the function of covering the ink on its support. To this end and with regard to the supports which have their own and varied physical characteristics of porosity and fibrosity, the process must promote a constant absorption and diffusion of the medium on the support, regardless of the low roughness of the latter. .

Enfin il parait utile de rappeler que les encres utilisées à des fonctions beaux-arts et loisirs créatifs subissent des périodes prolongées de stockage immobile, tant chez l’industriel une fois le produit fabriqué, qu’avant son usage par l’utilisateur (stockage en magasin). De plus, une fois le produit placé chez l’utilisateur, ce dernier aura un usage plus ou moins distancié, qui conduira l’encre à perdre son homogénéité en stockage prolongé. Supprimer le phénomène de décantation pigmentaire, représente donc un enjeu important du point de l’aspect du produit, tant dans les rayons des magasins que chez l’utilisateur.Finally, it seems useful to recall that the inks used for fine arts and creative leisure purposes undergo prolonged periods of immobile storage, both at the manufacturer once the product has been manufactured, and before its use by the user (storage in store). In addition, once the product is placed with the user, the latter will have a more or less distanced use, which will lead the ink to lose its homogeneity in prolonged storage. Eliminating the phenomenon of pigment settling is therefore an important issue from the point of view of the appearance of the product, both on store shelves and for the user.

Etat des connaissances:Nous distinguons l’état de la science et l’état des techniques afférents à notre problématique. State of knowledge: We distinguish between the state of science and the state of techniques relating to our problem.

En l’Etat de la technique:Pour endiguer les problèmes de floculation des pigments, une technologie couramment employée par les chimistes industriels producteurs de liants et de pigments, consiste à introduire des additifs venant faire la conjonction entre le liant et le pigment. L’inconvénient de cette technologie est qu’elle concerne uniquement des produits qui disposent d’une viscosité importante, donc antinomique au problème posé par les encres acryliques qui elles sont très liquides. La conséquence de cette grande viscosité est que les additifs restent en suspension sur des produits, tandis que sur un flux liquide ces mêmes additifs vont favoriser les phénomènes de floculation et de décantation. Par ailleurs, cette technologie est plus particulièrement employée dans la fabrication de peintures qui n’appellent pas une finesse de trait (le secteur du bâtiment par exemplequi a un besoin de recouvrement en masse de la surface). Dans ces conditions les pigments utilisés sont à forte granulométrie et ne se destinent pas au secteur beaux-arts et loisirs créatifs, pour lequel l’invention est destinée. State of the art: To stem the problems of flocculation of pigments, a technology commonly used by industrial chemists producing binders and pigments, consists in introducing additives which make the conjunction between the binder and the pigment. The disadvantage of this technology is that it only concerns products which have a high viscosity, therefore contradictory to the problem posed by acrylic inks which are very liquid. The consequence of this high viscosity is that the additives remain in suspension on the products, while on a liquid flow these same additives will promote the phenomena of flocculation and settling. In addition, this technology is more particularly used in the manufacture of paints which do not call for a fine line (the construction sector for example which has a need for mass covering of the surface). Under these conditions, the pigments used are of large particle size and are not intended for the fine arts and creative leisure sector, for which the invention is intended.

Dès lors qu’il s’agit de produire des médiums pour le secteur beaux-arts, et aux fins de garantir une finesse de trait (objet même de ces produits), le pigment doit être plus fin de façon à disposer de cette fonction sur le trait. Dans ces conditions, il convient que le liant soit parfaitement en adéquation avec le pigment, ce qui augure que la composition soit toujours établie en fonction des caractères physiques du pigment mobilisé. Ce qui indique qu’aucune solution universelle à tous types de pigments ne soit connue. Cette conception est par ailleurs antinomique aux peintures industrielles, en ce que pour ces dernières les chimistes partent toujours sur des bases communes et font ensuite l’introduction de couleurs en différenciation retardée.When it comes to producing mediums for the fine arts sector, and in order to guarantee a fine line (the very purpose of these products), the pigment must be finer in order to have this function on the line. Under these conditions, the binder should be perfectly suited to the pigment, which suggests that the composition is always established according to the physical characteristics of the pigment mobilized. This indicates that no universal solution to all types of pigments is known. This conception is also antinomic to industrial paints, in that for the latter the chemists always start from common bases and then introduce colors in delayed differentiation.

Sur le secteur beaux-arts, et concernant les encres acryliques, il est d’usage courant d’intégrer des additifs qui servent à soit : abaisser la température du film (améliorant ainsi le temps d’emploi de l’encre), réguler la viscosité, modifier la viscosité du liant, ou réduire l’instabilité du pigment dans le mélange. Toutefois pour les additifs réduisant l’instabilité du pigment, l’effet est limité dans le temps en raison des liants très fluides employés dans les encres acryliques, ce qui indique que lors d’un stockage prolongé la décantation est de mise, ce qui contrecarre l’homogénéité du produit.In the fine arts sector, and concerning acrylic inks, it is common practice to integrate additives which are used to either: lower the temperature of the film (thus improving the working time of the ink), regulate the viscosity, modify the viscosity of the binder, or reduce the instability of the pigment in the mixture. However, for additives reducing the instability of the pigment, the effect is limited in time due to the very fluid binders used in acrylic inks, which indicates that during prolonged storage settling is required, which counteracts the homogeneity of the product.

Enfin et contrairement aux teintures, les pigments sont des colorants qui ne sont pas solublesdans le médium; ce qui oriente une nécessité de meilleure répartition possible des micro grains de pigment au sein du médium. Nous pouvons citer les brevet JP2011213999, KR1019830000735, et US4227936 qui présentent des procédés d’obtention d’un pigment facilement dispersable . L’avantage des pigments ainsi obtenus est qu’ils peuvent se mélanger facilement mais leur inconvénient est que lors d’un stockage prolongé de plusieurs semaines, elles présentent un phénomène de décantation accentué dans le mélange avec le liant.Finally and unlike dyes, pigments are colorants that are not soluble in the medium; which directs a need for the best possible distribution of the micro grains of pigment within the medium. We can cite the patents JP2011213999, KR1019830000735, and US4227936 which present processes for obtaining an easily dispersible pigment. The advantage of the pigments thus obtained is that they can be mixed easily, but their disadvantage is that during prolonged storage of several weeks, they exhibit an accentuated settling phenomenon in the mixture with the binder.

En conséquence, Il n’existait pas avant la présente invention, de dispositif ou procédé connu qui permette d’obtenir un mélange sans décantation du pigment dans le médium pour un stockage de plus de deux semaines en statique pour des encres acryliques destinées au secteur beaux-arts loisirs créatifs.Consequently, prior to the present invention, there was no known device or process which makes it possible to obtain a mixture without settling of the pigment in the medium for storage of more than two weeks in static for acrylic inks intended for the fine sector. - arts and crafts.

Etat de la science:Comme nous l’indique les techniques de l’ingénieur, la théorie de la sédimentation de solides fins dans un liquide obéit à la loi de «Stokes» qui montre que la vitesse de chute d’une particule est proportionnelle à la différence des masses volumiques entre la particule et le liquide et au carré de la dimension de la particule. En conséquence, tout phénomène susceptible d’augmenter le diamètre des particules favorise la sédimentation de façon très significative, de sorte que la floculation est devenue une partie intrinsèque de la sédimentation. La plupart des matériaux en suspension dans un liquide sont naturellement floculés et, de ce fait, peuvent être concentrés par sédimentation, bien que celle-ci soit parfois très lente. La particule en mouvement dépend des forces auxquelles elle est soumise: son poids, la poussée d’Archimède, et les forces de frottement entre la particule solide et le fluide. State of the science: As indicated by engineering techniques, the theory of the sedimentation of fine solids in a liquid obeys the law of "Stokes" which shows that the speed of a particle's fall is proportional to the difference in densities between the particle and the liquid and the square of the size of the particle. Consequently, any phenomenon likely to increase the diameter of the particles favors the sedimentation in a very significant way, so that the flocculation has become an intrinsic part of the sedimentation. Most materials suspended in a liquid are naturally flocculated and therefore can be concentrated by sedimentation, although this is sometimes very slow. The moving particle depends on the forces to which it is subjected: its weight, Archimedes' thrust, and the frictional forces between the solid particle and the fluid.

Cette particule atteint une vitesse limite et le nombre de «Reynolds» devient alors la valeur caractéristique qui permet de caractériser le type de mouvement des particules dans les milieux fluides dépendant de la viscosité de celui-ci.This particle reaches a limiting speed and the “Reynolds” number then becomes the characteristic value which makes it possible to characterize the type of movement of the particles in the fluid mediums depending on the viscosity of this one.

Il est observé que pour des granulométries très fines de l’ordre de 1 à 10µm le nombre de Reynolds peut être <10-4, la loi de «Reynolds» ne s’applique pas, tandis que le mouvement des particules est influencé par le mouvement brownien (agitation thermique).It is observed that for very fine grain sizes of the order of 1 to 10µm the Reynolds number can be <10 -4 , the "Reynolds" law does not apply, while the motion of the particles is influenced by the Brownian motion (thermal agitation).

Nous voyons que l’état de la science, s’il fournit une information générale d’explication des phénomènes, ne donne pas de solution qui puisse déterminer directement le comportement de floculation et de décantation d’un pigment dans un mélange avec des proportion variables de plusieurs composants (liant, pigment, additifs).We see that the state of science, if it provides general information explaining the phenomena, does not provide a solution that can directly determine the behavior of flocculation and settling of a pigment in a mixture with variable proportions. of several components (binder, pigment, additives).

Présentation de l’invention: l’invention est relative à un procédé universel de préparation d’encres acryliques destinées aux beaux-arts et loisirs créatifs , et pour tous types de pigments, qui supprime tout phénomène de floculation ou décantation pigmentaire pouvant se produire au sein du mélange constitué dans le cas d’un stockage immobile dans une durée prolongée, caractérisé par:
- une composition faisant appel à:
= une résine copolymère servant de matrice aux pigments pour la dépose sur le support,
= un glycol permettant de limiter l’augmentation de la température se produisant par le frottement des molécules entre elles lors du mélange
= un polyphosphate qui assure la dispersion des agrégats de pigments et la répartition des pigments au sein du liant,
= des pigments de couleur,
= de l’eau déminéralisée qui modifie la viscosité du mélange,
=de l’ammoniac qui ajuste l’acidité pour maintenir la stabilité de la viscosité du mélange dans le temps,
=de la cire pour l’effet matant et ajuste la brillance du médium,
=de l’acide acrylique pour l’ajustement de la viscosité finale du mélange
- une préparation par type d’ingrédient consistant en:
= une première étape de dispersion et d’homogénéisation des pigments dans un mélange constitué selon l’ordre d’incorporation suivant: une résine copolymère acrylique styrène dans une proportion de la masse pondérale finale comprise entre 25 et 40% , un glycol dans une proportion de 2 à 4 %, un polyphosphate dans une proportion de 0,5 à 1,5 %, le tout est étant introduit dans le mélange sous vide d’air à 80% et avec une rotation de 900 à 1500 tr.min-1, l’ensemble est alors maintenu en mouvement pendant une durée de 5 à 15 min, la température ne devant pas dépasser 40°C, les pigments avec une granulométrie ne devant pas être supérieure à 10 microns et dans une proportion de la masse pondérale finale comprise entre 6 et 10%
= une seconde étape d’ajustement des valeurs caractéristique de viscosité, d’acidité et de brillance du mélange, consiste à mélanger à température ambiante, avec une rotation continue de 250 à 400 tr.min-1, sans qu’il ne se constitue de bulle à l’introduction des constituants, dans l’ordre suivant, l’eau distillée avec une proportion de la masse pondérale finale comprise entre 20 et 45%, un ammoniac ou de la soude dans une proportion comprise entre 0,1 et 0,5% pour obtenir une valeur du pH comprise entre 8,5 et 13 , une cire dans une proportion de 1 à 4%, et un acide acrylique dans une proportion de 0,5 à 1% pour obtenir une viscosité inférieure à 45 mPa.s, le mélange est maintenu en rotation pendant 5 à 10 minutes. Presentation of the invention : the invention relates to a universal process for the preparation of acrylic inks intended for the fine arts and creative hobbies, and for all types of pigments, which eliminates any phenomenon of flocculation or pigment settling that may occur during within the mixture formed in the case of immobile storage for a prolonged period, characterized by:
- a composition using:
= a copolymer resin serving as a matrix for the pigments for depositing on the support,
= a glycol to limit the increase in temperature produced by the friction of the molecules between them during mixing
= a polyphosphate which ensures the dispersion of pigment aggregates and the distribution of pigments within the binder,
= color pigments,
= demineralized water which modifies the viscosity of the mixture,
= ammonia which adjusts the acidity to maintain the stability of the viscosity of the mixture over time,
= wax for the matt effect and adjusts the shine of the medium,
= acrylic acid to adjust the final viscosity of the mixture
- one preparation per type of ingredient consisting of:
= a first stage of dispersion and homogenization of the pigments in a mixture made up according to the following order of incorporation: a styrene acrylic copolymer resin in a proportion of the final weight mass of between 25 and 40%, a glycol in a proportion from 2 to 4%, a polyphosphate in a proportion of 0.5 to 1.5%, the whole being introduced into the mixture under a vacuum of air at 80% and with a rotation of 900 to 1500 rev.min -1 , the assembly is then kept in motion for a period of 5 to 15 min, the temperature not having to exceed 40° C., the pigments with a particle size not having to be greater than 10 microns and in a proportion of the final weight mass between 6 and 10%
= a second step for adjusting the characteristic values of viscosity, acidity and gloss of the mixture, consists in mixing at room temperature, with continuous rotation of 250 to 400 rpm , without it forming bubble when introducing the constituents, in the following order, distilled water with a proportion of the final weight between 20 and 45%, ammonia or soda in a proportion between 0.1 and 0 .5% to obtain a pH value between 8.5 and 13, a wax in a proportion of 1 to 4%, and an acrylic acid in a proportion of 0.5 to 1% to obtain a viscosity of less than 45 mPa .s, the mixture is kept rotating for 5-10 minutes.

Claims (1)

Procédé universel de préparation d’encres acryliques destinées aux beaux-arts et loisirs créatifs , et pour tous types de pigments, qui supprime tout phénomène de floculation ou décantation pigmentaire pouvant se produire au sein du mélange constitué dans le cas d’un stockage immobile dans une durée prolongée, caractérisé par une préparation par type d’ingrédient consistant en:
= une première étape de dispersions et d’homogénéisation des pigments dans un mélange constitué selon l’ordre d’incorporation suivant: une résine copolymère acrylique styrène, dans une proportion de la masse pondérale finale comprise entre 25 et 40% , un glycol, dans une proportion de 2 à 4 %, un polyphosphate, dans une proportion de 0,5 à 1,5 %, le tout est étant introduit dans le mélange sous vide d’air à 80% et avec une rotation de 900 à 1500 tr.min-1, l’ensemble est alors maintenu en mouvement pendant une durée de 5 à 15 min, la température ne devant pas dépasser 40°C, les pigments avec une granulométrie ne devant pas être supérieure à 10 microns et dans une proportion de la masse pondérale finale comprise entre 6 et 10%
= une seconde étape d’ajustement des valeurs caractéristique de viscosité, d’acidité et de brillance du mélange, consiste à mélanger à température ambiante, avec une rotation continue de 250 à 400 tr.min-1, sans qu’il ne se constitue de bulle à l’introduction des constituants, dans l’ordre suivant, l’eau distillée avec une proportion de la masse pondérale finale comprise entre 20 et 45%, un ammoniac ou de la soude dans une proportion comprise entre 0,1 et 0,5% pour obtenir une valeur du pH comprise entre 8,5 et 13 , une cire dans une proportion de 1 à 4%, et un acide acrylique dans une proportion de 0,5 à 1% pour obtenir une viscosité inférieure à 45 mPa.s, le mélange est maintenu en rotation pendant 5 à 10 minutes.Universal process for the preparation of acrylic inks intended for the fine arts and creative hobbies, and for all types of pigments, which eliminates any phenomenon of flocculation or pigment settling that may occur within the mixture formed in the case of immobile storage in a prolonged duration, characterized by a preparation by type of ingredient consisting of:
= a first stage of dispersions and homogenization of the pigments in a mixture made up according to the following order of incorporation: a styrene acrylic copolymer resin, in a proportion of the final weight mass of between 25 and 40%, a glycol, in a proportion of 2 to 4%, a polyphosphate, in a proportion of 0.5 to 1.5%, the whole being introduced into the mixture under a vacuum of air at 80% and with a rotation of 900 to 1500 rpm. min -1 , the assembly is then kept in motion for a period of 5 to 15 min, the temperature not to exceed 40°C, the pigments with a particle size not to be greater than 10 microns and in a proportion of the final weight mass between 6 and 10%
= a second step for adjusting the characteristic values of viscosity, acidity and gloss of the mixture, consists in mixing at room temperature, with continuous rotation of 250 to 400 rpm , without it forming bubble when introducing the constituents, in the following order, distilled water with a proportion of the final weight between 20 and 45%, ammonia or soda in a proportion between 0.1 and 0 .5% to obtain a pH value between 8.5 and 13, a wax in a proportion of 1 to 4%, and an acrylic acid in a proportion of 0.5 to 1% to obtain a viscosity of less than 45 mPa .s, the mixture is kept rotating for 5-10 minutes.
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