BE564872A - - Google Patents

Description

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   Les undustriles 'des peintures et des matières plasti- ques demandent de plus en plus des charges de parfaite blan- cheur et ayant un pouvoir couvrant par opacité aussi élevé que possible afin d'obtenir des produits finis ayant de belles teintes claires et fraîches. 



   Lorsqu'un mélange destiné à être utilisé comme peinture ou un mélange à base de matière plastique (chlorure de polyvinyle ou résine de poly-ester) contient un   pourcenta-   ge de charge de l'ordre de 20 à 40 %, le degré de blancheur de la charge a une influence importante sur la teinte du produit fini. 



   Ainsi, il est impossible d'obtenir un blano   jour   si la charge n'est pas elle-même parfaitement blancheµ 

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L'obtention de charges   trè   blanches nécessite des matières premières très pures contenant le moins possible d'impuretés à base de fer ou d'autres métaux . 



   On doit donc utiliser : - soit des produits purifiés ou préparés par voie chimique, comme par exemple des carbonates de calcium précipités, - soit des entières premières naturelles d'une grande pureté. 



   Dans les deux cas, il se présente des inconvénients : 
1 ) les produits obtenus par voie chimique sont trop onéreux pour les utilisations courantes et ont un coeffi- cient d'absorption d'huile très élevé ; 
2 ) les produits naturels très purs (carbonates, sulfates, silicates alcalino-terreux) sont toujours d'une structure cristalline, c'est-à-dire qu'ils présentent une grande dureté,   d'où   difficultés de broyage et inconvénients dus aux propriétés abrasives. D'autre part, les produits naturels cristallins ont un pouvoir couvrant par opacité très faible. 



   La présente invention a, en particulier, pour objet, un procédé permettant d'obtenir des matières de charge améliorées possédant, à un degré élevé, les propriétés idéales exigées par l'industrie, avec mise en oeuvre de moyens moins onéreux et donnant lieu à moins de difficultés que les moyens utilisés   jusçu'à   présent. 



   Les propriétés que doit posséder une charge idéale sont les suivantes : 
1 ) Finesse : 
Selon les applications envisagées, le diamètre statistique moyen des particules doit se situer entre 1 

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 micron et   6   ou 7 microns., 
2 ) Blancheur 
Elle doit se rapprocher le plus possible de celle du carbonate de magnésium chimiquement pur, considéré comme étalon de blancheur. 



   3 ) Prise   d'huile :   
Elle doit être aussi basse que possible. 



   4 ) Pouvoir couvrant par opacité : 
Il doit être aussi élevé que possible sans qu'il soit nécessaire d'atteindre les valeurs obtenues avec les pigments d'indices de réfraction élevés. 



   Une particularité de l'invention consiste en ce que l'on traite une matière de charge en fines particules à la fois par un pigment blanc à haut indice de réfraction, en particules extrêmement fines, et par un agent de fixa- tion des particules de pigment sur les particules de matiè- res de charge, cet agent de fixation appartenant à la classe des acides carboxyliques de la série aliphatique et de la série aromatique. 



   On entend ici par matières de charge, les   matiè-   res minérales largement utilisées jusqu'ici à ce titre comme les divers types de carbonates de calcium, le sulfate de calcium, le carbonate de baryum, les sulfates   alcalino-terreux,   par exemple de baryum, le carbonate de magnésium, les dolomies, les kaolins, les silices, les micas, les talcs,   etc...   



   On entend par fines particules, en ce qui concer- ne la matière de charge, des particules qui, en moyenne, n'ont pas une dimension supérieure à 10 microns et, en pratique, ont une dimen ion de l'ordre de 5 à 7 microns on peut, bien entendu, utiliser des particules plus fines 

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 encore mais, au-dessous de 3 microns en moyenne,le procédé perd l'un de ses avantages, en l'espèce la possibilité d'em- ploi d'un broyage classique, sans pourtant que soient compro- mis ses autres avantages. 



   Les particules extrêmement fines de pigment sont des particules dont la dimension moyenne est nettement infé- rieure à celle des particules de matière de charge, par exemple une dimension de 0,1 micron ou moins. 



   L'invention offre un intérêt tout particulier pour le traitement des carbonates de calcium du type de la calcite, et, pour cette raison, la description qui suit se réfère avant tout à ces matières ; néanmoins l'invention s'applique aussi à toutes les autres matières de charge clas- siques qui sont désignées ci-dessus. 



   Pour obtenir un pouvoir couvrant par opacité suffisant 'avec les prcduits naturels cristallins et durs, il est nécessaire de les réduire à un degré de finesse de   parti-   cules très poussé, de l'ordre de 1 à   3¯microns.   



   Cela se heurte à des difficultés pratiques car les opérations de broyage poussé contaminent le produit au contact des surfaces métalliques et altèrent considérablement la blancheur. On ne peut atteindre les finesses de 1 à 3 microns, sans communiquer une teinte grise au produit, que par l'utilisation de procédés très onéreux comme la "micro- nisation" par "Jet-Mills" ou "Fluid-Energy-Mills", utilisant le principe de frottement des particules sur elles-mêmes. Un autre procédé consiste à réaliser le broyage par voie humide mais   oela   implique des installations importantes et onéreuses et entraîna un prix de revient relativement élevé. 



   Selon le présent procédé, la charge cristalline est, au contraire, broyée par voie sèche à un degré de 

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 finesse qui n'a pas besoin   d'être   très poussé mais qui est suffisant pour assurer de   bennes   propriétés aux peintures et présente l'avantage   d'une   faible prise d'huile. En revanche. le pouvoir couvrant par opacité est obtenu par le traitement défini ci-dessus et produisant un enrobage des parti.cules de matière de charge par un pigment blanc à indice de réfraction élevé. 



   A cet égard, on rappellera que, dans son brevet français n    1.047.087   du 21 décembre 1951, la demanderesse a décrit un procédé d'enrobage de fines particules de carbo- nate de calcium naturel soit par des acides gras, soit par des particules plus fines de pigments à indice de réfraction élevé comme l'oxyde de titane. Il s'agissait,dans ce dernier cas, de la fixation directe des particules de pigments sur les particules de matières de charge. 



   Selon le présent procédé, le traitement est effectué, au contraire, à la fois par des acides carboxyli- ques aliphatiques ou aromatiques et par des pigments à haut indice de réfraction. 



   L'importance et l'intérêt du nouveau procédé sont que l'on bénéficie des   'avantages   d'un broyage modéré dans des conditions classiques peu onéreuses et des avantages inhérents à une prise d'huile très faible. En outre, le pouvoir couvrant par opacité peut être modifié à volonté. 



   Par ailleurs,   'L'enrobage.   des particules de matières de charge par le pigment blanc entraine une aug- mentation du pouvoir couvrant par opacité supérieure à celle qui est obtenue si on ajoute cette même quantité de pigment seule,   c'est-à-dire   sans acide. 



   Pour obtenir une fixation permanente et homo- gène des particules de pigment sur les particules de 

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 matières de charge (par exemple 5 à 6   microns)   plusieurs problèmes se posent qui ont été résolus par le procédé ci- après. 



   1 ) Choix du pigment blanc. 



   On peut,   d'une   façon générale, choisir n'importe quel pigment blanc dont l'indice de réfraction est supérieur à celui de la charge. On a toutefois intérêt à choisir un pigment très couvrant afin de pouvoir l'utiliser en faible quantité par rapport à la charge. D'autre part, l'expérience prouve que, pour obtenir un bon enrobage, il y a intérêt à ce que la charge et le pigment possèdent une affinité physico-      chimique mutuelle. 



   A cet égard, il est recommandé d'utiliser, comme charge, le carbonate de calcium très pur du type de la calcite et, comme matière de pigment, l'oxyde de titane TiO2. 



   Le carbonate de calcium possède une légère alca- linité naturelle alors que l'oxyde de titane est un anhydride d'acïde (acide   titanique).   Il y a donc affinité entre ces deux produits et par ailleurs, le pouvoir couvrant par opa- cité de l'oxyde de titane est tellement élevé qu'on peut l'utiliser à des taux très faibles par rapport à la matière de charge. Cette affinité entre le carbonate de calcium et l'oxyde de titane constitue l'un des avantages importants de      l'invention. 



   2 ) Propriétés physiques du pigment employé. 



   Pour réaliser un enrobage efficace, il faut que, pour chaque particule de carbonate, il y ait un nombre beaucoup plus important de particules d'oxyde de titane. 



  Il est donc nécessaire que le pigment soit beaucoup plus fin que la matière de charge. Si on part d'un carbonate de calcium dont les particules ont un diamètre moyen de 6 microns 

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 l'expérience montre que   l'oxyde.   de titane doit avoir une finesse d'au moins 0,1 micron. Dans   ce'   cas, afin d'obtenir un pouvoir couvrant nettement supérieur à celui des charges micronisées ayant un diamètre moyen de 1 à 3 microns, il suffit   d'effectuer     l'enrobage   au taux de 1   %   en poids de TiO2   pour   99 % de CaCO3 
On peut néanmoins utiliser des pourcentages plus élevés, par exemple allant jusqu'à 10 % de pigment. 



   Il est facile de vérifier par le calcul que, pour les proportions de 1   %   et 99   %   indiquées ci-dessus et dec dimensions de 0,1 et 6 microns des particules de Ti02 et   CaCO   respectivement, le pigment contient 1500 fois plus de   particules   que la matière de   charge.   



   Pour l'exécution du procédé objet de   l'invention:   il y a intérêt à opérer par broyage de la matière de charge, en particulier de la calcite, pour la. réduire en particules de la dimension moyenne désirée, en   présence.à   la fois de l'acide carboxylique et du pigment en particules ayant déjà la finesse voulue. 



   Il   s'est   révélé qu'il y avait avantage à condui- re le broyage à une température supérieure à la température normale, de préférence   'à   une température de l'ordre de 50 à 
80  ou plus ; à cet effet, il est recommandé de porter la matière de charge à une température de cet ordre avant son introduction dans le broyeur, 
L'acide utilisé peut être un acide gras supérieur saturé ou non saturé, un acide aromatique, un diacide, un acide alcool ou un acide organique   sulfonique,   Parmi les acides susceptibles d'être utilisés, on citera en particulier les acides stéarique, oléique, laurique et abiétique, les   g@slyacides   tels que les acides oxalique et   maléique,

     les 

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 acides alcools tels l'acide lactique et   l'acide   ricinoléique; on peut également utiliser   l'acide   adipique, l'acide salicy- lique, l'acide benzoïque et l'acide   naphtolsulfonique.   



   De tels acides ont, par eux-mêmes, une forte   @   affinité -chimique pour le carbonate, surtout si on réalise le traitement à la température de 50 à 80  ou plus. On obtient alors une fixation simultanée de l'acide organique et des particules d'oxyde de titane sur les particules de carbonate, ce qui constitue une sorte de laquage. 



     \ 1 Autrement   dit, l'acide organique joue le rôle de véhicule et de fixateur pour l'oxyde dé titane. L'acide organique se fixe sur les particules de charge par absorp- tion et réaction chimique. 



   La proportion la plus faible d'acide organique qu'on peut utiliser pour le traitement est de 0,5 % par rapport au carbonate ; elle peut atteindre jusqu'à 10 % dans le cas d'acide gras du type stéarique et oléique par exemple. 



   L'exemple suivant illustre le procédé utilisé :   EXEMPLE :    
On broie un carbonate de calcium du type de la calotte dans un broyeur à marteaux ou à meules à une tempé- rature de 50 à 80 . On ajoute en même temps, dans le broyeur, un mélange à poids égaux d'oxyde de titane (0,1 micron) et d'acidp stéarique, ce mélange étant ajouté dans le broyeur à raison de 1,5 à 2 % en poids par rapport au carbonate de calcium. - 
On poursuit le broyage (en continu ou en dis- continu) jusqu'à ce que les particules de carbonate soient réduites à un diamètre moyen de 5 à 7 microns. 

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   Le produit résultant de ce procédé possède les avantages suivants 
Prise d'huile 15   %   ("rub-out   test!!)   permettant   d'obtenir   des peintures brillantes. 



   Pouvoir couvrant par opacité supérieur à celui que l'on obtient avec le même carbonate non traité, réduit à une finesse de 1 à 3 microns par   micronisation   ou broyage humide. 



   Les peintures auxquelles a été incorporée'la matière de charge ainsi préparée offrent, entre autres, les avantages de fournir des pellicules d'un   pouvoir   couvrant élevé, d'une grande dureté et   d'une   excellente tenue au vieillissement. 



   Il est intéressant de remarquer que   l'efficaci-   té de l'enrobage par l'acide est telle qu'on ne peut obtenir les mêmes propriétés en ajoutant directement aux peintures le carbonate, l'acide et le pigment. 



   En   outr .   le procédé permet la fabrication d'une charge blanche présentant toutes les propriétés idéales en vue de l'adjonction aux peintures ou aux matières plastiques, par la mise en oeuvre d'un appareillage simple et peu onéreux, alors que, jusqu'à présent, les meilleurs résultats, nettement inférieurs à ceux qu'on obtient grâce à l'invention, ne pou- vaient être assurés que par des procédés plus   compliqués   et plus coûteux. 



   Les matières de charge préparées selon l'inven-      tion peuvent être incorporées à des peintures, matières plas- tiques, etc...par les procédés employés ou proposés jusqu'ici pour l'incorporation des matières de charge non traitées. Les produits ainsi obtenus font partie de la présente invention.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1. Matière de charge minérale, 'en particulier un carbonat de calcium du type de la calcite, en fines particules sur lesquelles sont fixées, en surface, par l'intermédiaire d'un acide carboxylique de la série aliphatique ou de la série @ aromatique, des particules beaucoup plus fines d'un pigment blanc à indice de réfraction élevé, en particulier d'oxyde de titane.

   - 2. Procédé d'obtention d'une matière de charge amé- liorée,caractérisé par le fait qu'on traite une matière de charge minérale, en particulier un carbonate de calcium du type de la calcite, en fines particules à la fois par un pigment blanc à indice de réfraction élevé, en particulier de l'oxyde de titane, et par un agent de fixation des particules de pigment sur les particules de matière de charge, cet agent de fixation appartenait à la classe des acides carboxyliques de la série aliphatique et de la série aromatique.

   3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'on effectue le traitement par broyage de la matière de charge, en vue de la mettre sous la forme de particules de dimension moyenne n'excédant pas 10 microns, de préférence entre 3 et 10 misions, en présence de l'acide carboxylique et du pigment en particules de dimension moyenne n'excédant pas 0,1 micron.

   4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'on exécute le broyage à une température d'au moins 50 , en particulier de 50 à 80 , de préférence en portant au préalable la matière de charge à broyer à une telle tempé- .rature. <Desc/Clms Page number 11>

   5. Procède selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait qu'on utilise l'acide carboxy- lique dans une proportion pouvant aller jusqu'à 10% par rapport au poids de matière de charge ,Il 60 Peinture et matière plastique contenant la matière de charge spécifiée sous 1.