Sélection de Pigments pour Plastiques : Organique vs Inorganique, Stabilité Thermique et Solidité à la Lumière

La fondation de la coloration plastique

La sélection du pigment est la décision la plus critique dans la formulation du masterbatch. Le pigment détermine non seulement la couleur mais aussi la stabilité thermique, la solidité à la lumière, la résistance à la migration, la conformité réglementaire et le coût du produit final. Un mauvais choix de pigment peut entraîner un décalage de couleur pendant la transformation, une décoloration à l'usage, une non-conformité réglementaire ou un coût excessif. Ce guide fournit un cadre complet pour sélectionner les pigments pour les applications plastiques.

Pigments organiques vs inorganiques

Propriété	Pigments inorganiques	Pigments organiques
Nature chimique	Oxydes métalliques, sulfures, complexes	Molécules à base de carbone
Taille des particules	0,2 à 2,0 μm	0,01 à 0,5 μm
Stabilité thermique	300 à 1 000 °C	150 à 350 °C
Solidité à la lumière	Grade 7 à 8	Grade 3 à 8 (variable)
Pouvoir colorant	Moyen	Élevé
Opacité	Élevée (opaque)	Faible (transparent à translucide)
Résistance à la migration	Excellente	Bonne à correcte (selon le grade)
Coût	1 à 15 $/kg	5 à 60 $/kg
Gamme de couleurs	Limitée (tons terre, blanc, noir)	Large (couleurs vives, saturées)

Critères clés de sélection des pigments

1. Stabilité thermique

Les pigments doivent résister à la température de transformation du polymère de base sans décomposition, décalage de couleur ou dégagement gazeux :

Polymère	Temp. de transformation	Stabilité thermique requise	Pigments adaptés
PE (LDPE/HDPE)	160 à 220 °C	240 °C et plus	Tous inorganiques ; la plupart organiques
PP	180 à 240 °C	260 °C et plus	Tous inorganiques ; organiques haute stabilité
PS	180 à 240 °C	260 °C et plus	Tous inorganiques ; organiques haute stabilité
ABS	200 à 260 °C	280 °C et plus	Tous inorganiques ; certains organiques
PA (Nylon)	240 à 300 °C	320 °C et plus	La plupart inorganiques ; peu d'organiques
PET	260 à 290 °C	310 °C et plus	Inorganiques sélectionnés uniquement
PC	280 à 330 °C	350 °C et plus	Inorganiques spécialisés uniquement

2. Solidité à la lumière

La solidité à la lumière est mesurée sur une échelle de laine bleue de 1 à 8 (8 = meilleur) :

Grade	Performance	Application
1 à 2	Médiocre (décoloration en semaines)	Non recommandé pour tout produit
3 à 4	Correcte (décoloration en mois)	Produits intérieurs de courte durée
5 à 6	Bonne (1 à 2 ans)	Biens de consommation intérieurs
7 à 8	Excellente (5 ans et plus)	Extérieur, automobile, longue durée

3. Résistance à la migration

La migration se produit lorsque les molécules de pigment se déplacent dans la matrice polymère ou se transfèrent aux surfaces de contact. Ceci est particulièrement important pour :

• Emballage de contact alimentaire (le pigment ne doit pas migrer dans les aliments)
• Empilement ou emboîtement (le pigment ne doit pas se transférer entre les pièces)
• Jouets et produits pour enfants (limites de migration EN 71-3)
• Dispositifs médicaux (biocompatibilité USP Class VI)

Pigments recommandés par couleur

Blanc

• Dioxyde de titane (rutile) : Le seul choix. Indice de réfraction 2,73, excellente opacité et brillance. Disponible en grades enrobés (alumine-silice, zircone) et non enrobés.

Noir

• Noir de carbone (N330) : Grade standard de coloration plastique, taille des particules 28 à 36 nm, excellente résistance UV.
• Noir oxyde de fer (Fe3O4) : Alternative détectable NIR pour les applications de recyclage.

Bleu

• Bleu phtalocyanine : Pouvoir colorant élevé, excellente solidité à la lumière (Grade 7 à 8), stabilité thermique jusqu'à 350 °C. Pigment bleu le plus courant pour les plastiques.
• Bleu outremer : Inorganique, excellente solidité à la lumière mais pouvoir colorant inférieur et résistance aux acides limitée.
• Bleu cobalt (CoAl2O4) : Inorganique, excellente stabilité thermique (500 °C et plus), utilisé pour les polymères haute température.

Vert

• Vert phtalocyanine : Pouvoir colorant élevé, excellente solidité à la lumière, stabilité thermique jusqu'à 350 °C. Le vert standard pour les plastiques.
• Vert oxyde de chrome (Cr2O3) : Inorganique, excellente stabilité thermique (500 °C et plus), pouvoir colorant inférieur mais résistance aux intempéries supérieure.

Rouge

• Rouge quinacridone : Organique haute performance, excellente solidité à la lumière (Grade 7 à 8), stabilité thermique jusqu'à 300 °C. Le rouge premium pour les plastiques.
• Rouge oxyde de fer (Fe2O3) : Inorganique, excellente stabilité, pouvoir colorant inférieur, économique. Bon pour les tons terre et les couleurs rouille.
• Rouge céramique (inorganique complexe) : Stabilité thermique jusqu'à 400 °C et plus, excellente résistance aux intempéries pour les plastiques techniques.

Jaune

• Jaune titanate de nickel : Inorganique, excellente stabilité thermique (500 °C et plus), bon pour les polymères haute température. Pouvoir colorant limité.
• Vanadate de bismuth : Brillant, fort pouvoir colorant, stabilité thermique jusqu'à 300 °C. Excellent pour le jaune vif.
• Jaune Irgazin (DPP) : Organique haute performance, excellente solidité à la lumière, stabilité thermique jusqu'à 280 °C.

Vérification de conformité réglementaire

Réglementation	Portée	Pigments clés approuvés
FDA 21 CFR 178.3297	Contact alimentaire US	TiO2, noir de carbone, oxydes de fer, outremer, phtalocyanine (sélectionnés)
EU 10/2011	Contact alimentaire UE	TiO2, noir de carbone, oxydes de fer (liste positive)
EN 71-3	Jouets (migration)	Teneur en métaux limitée (Cr, Pb, Cd, Hg, As)
RoHS	Produits électroniques	Pas de plomb, cadmium, mercure, chrome hexavalent
REACH SVHC	Produits chimiques UE	Dépistage des substances extrêmement préoccupantes

Conclusion

La sélection du bon pigment pour la coloration plastique nécessite d'équilibrer la cible de couleur, la stabilité thermique, la solidité à la lumière, la résistance à la migration, la conformité réglementaire et le coût. Les pigments inorganiques offrent une stabilité et une économie supérieures pour les applications standard, tandis que les pigments organiques fournissent des couleurs plus vives et plus saturées pour les produits premium. Vérifiez toujours la compatibilité du pigment avec votre température de transformation, vos exigences d'usage final et les réglementations applicables avant la sélection finale.