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Ptrfectlonnemente apportés à des compositions de manticage.
La présente invention se rapporte à des perfectionnements relatifs à des compositions d'enduit de masticage. Plus par- ticulièrament elle se rapporte à des matières à, base de bitu- me utilisées pour former des enduits protecteurs sur des sur- faces métalliques exposées ou sur des surfaces d'isolement thermique, comme des blocs et plaques moulés, ou comme calo- rifuge sur tuyaux.
De nombreuses installations industrielles, comme les ins- tallations de traitement chimique, utilisent des appa.-eilla- ges qui, à cause de leur dimension ou de la nature du procédé pour lequel ils sont employés, ne savent pas être mis à l'a- bri des intempéries. Ces appareillages doivent souvent fonc- tionner à des températures anormalement élevées ou basses, et on les isole par conséquent thermiquement. Les matières communément utilisées pour l'isolation thermique sont les
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blocs à 85% de magnésies, la fibre de verre, le verre cellu- laire, la laine minérale,la mousse de matière plastique et les plaques en liège végétal.
Ces matières sont accuxulées autour ou moulées sur la surface des appareillages et pro- duisent une isolation thermique excellente, mais, à cause de leur nature, elles offrent très peu de résistance aux in- tempéries et par conséquent doivent être pourvues d'un enduit protecteur extérieur.
Il y a un certain nombre de qualités souhaitables qu'un enduit protecteur pour application externe sur la surface de l'isolant thermique doit posséder s'il doit être largement utilisé. Tout d'abord, l'enduit protecteur doit naturelle- ment être substantiellement imperméable à l'eau, parce que la présence d'eau ou de vapeur d'eau dans lea matières iso- lantes précédemment mentionnées contrarie sérieusement leur efficacité isolante thermique. En outre, comme toutefois les appareillages sur lesquels il est appliqué opèrent fré- quemment à des températures élevées, l'enduit protecteur doit être hautement résistant à l'oxydation et au durcissement lors d'une exposition prolongée à la chaleur.
De plus, parce que de temps A autre la température peut varier dans une mesu- re très considérable, l'enduit doit être capable de se dila- ter et de se contracter de manière répétée sans détériora- tion.
En outre, et ceci est de la plus grande importance, tout solvant transitoire dans lequel la matière d'enduit est dis- soute pour faciliter son application doit être pratiquement ininflammable, en sorte que son évaporation durant le sécha- ge de l'enduit ne constitue pas un danger d'incendie. Fina- lement, autant que possible l'enduit une fois appliqué et séché doit être résistant au feu.
Autrefois on a utilisé des compositions de masticage
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consistant principalement en des bitumes pour former des enduits protecteurs pour la surface de l'isolation thersiqus.
Pour un certain nombre de raisons ces compositions connues ne se sont pas Avérées toutefois entièrement satisfaisantes.
Surtout elles sont excessivement inflammables à l'état liqui- de, si bien qu'on doit prendre un certain nombre de précau- tions fastidieuses, comme la cessation des opérations de son- dage et la suppression des flammes nues, au cours de leur application. En second lieu, les enduits produits par ces mastics bitumineux connus présentent une résistance médiocre à la chaleur, deviennent rapidement durs et fragiles et sont par conséquent sujets à se fissurer ou à peler lorsqu'on les utilise sur des surfaces chaudes. En troisième lieu, par leur nature propre ces enduits connus ne sont pas retarda- tours de l'inflammation mais ont au contraire tendance à prendre feu et à propager la flamme par exposition au feu.
On vient de découvrir que l'on peut produire des enduits protecteurs imperméables à l'eau ou à la vapeur d'eau, ré- sistants à la chaleur et élastiques, lorsqu'on utilise une composition de masticage à base de bitume comprenant un composant liant consistant en un mélange de bitumes qui, pour l'application, est dissous dans un mélange solvant vo- latil mais ininflammable, dont l'évaporation par conséquent ne constitue pas un danger d'incendie. Le liant sera évi- demment utilisé normalement concurremment avec un composant de charge de la manière usuelle.
Suivant l'invention on apporte donc une composition de masticage liquide à base de bitume,comprenant un composant liant; consistant en un mélange d'asphalte naturel dur et d'asphalte de pétrole mou, en solution ou en dispersion dans un mélange aolveuat volatil transitoire de solvants organi- ques inflammables et de solvants organiques ininflammables
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ayant une volatilité pratiquement égale.
Pour que la composition de masticage, après qu'elle a séché pour former un enduit, soit hautement résistante au èu, le liant devrait - et presque toujours devra - contenir un composé retardateur d'inflammation chloré résineux. Les pro- portions relatives dans lesquelles les divers constituants sont présents dans le composant liant peuvent varier large- ment dans la mesure connue par ceux au courant de la partie, mais en général on peut dire que la proportion de bitume ne doit pas être inférieure à 65% en poids du composant liant, lequel doit également comporter 10 à 35% en poids du composé retardateur d'inflammation chloré résineux.
L'utilisation d'un mélange de bitumes dans le composant liant constitua une particularité essentielle de la présente invention, puisque d'une part les enduits de masticage à base uniquement d'asphalte naturel ont généralement tendance à être trop durs et fragiles, avec une élasticité trop faible, tandis que d'autre part les enduits de masticage à base uni- quement d'asphaltes de pétrole c'est-à-dire ceux obtenus à partir des résidus de pétrole raffinés à la vapeur d'eau et soufflés, ou les goudrons et brai. qui forment le résidu de la distillation des substances organiques comme le pétro- le, les charbons bitumineux, le bois ou les huiles végétales) ont tendance à être trop mous et collants, et à couler trop facilement lorsqu'ils sont chauffés.
Le meilleur équilibre de propriétés dans l'enduit est obtenu dans des compositions double composant liant - tout en s'en tenant au pourcentage global désiré cité précédemment de 65 à 90% en poids de bitume - contient 55 à 85% en poids d'asphalte de pétrole et 2 à 10% en poids d'asphalte naturel.
L'asphalte de pétrole employé dans ce mélange aura de préférence un point de ramollissement -bille et bague"
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de 120-2000F (49-93"C} et peut être utilisé soit seul ou sous la forme d'un mélange homogène avec du goudron ou du brai, formé en dissolvant les deux constituants dans du pé- trole, en vue de produire une substance ayant un point de ra- mollissement dans l'intervalle désiré après que le pétrole s'est évaporé.
L'asphalte naturel employé dans ce mélange est de pré:- férence choisi dans la gamme d'asphaltes appelée en général gilsonites. Ces bitumes d'origine naturelle sont relativement durs et non volatils, étant composés essentiellement d'hydro- carbures et étant pratiquement exempts de composés oxygénés et de paraffines cristallisables. L'asphalte particulier utilisé le plus avantageusement est celui connu commercia- lement sous l'appèlation de Gilsonite Sélects, qui possède un point de ramollissement 'bille et bague" dans l'interval-
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le de 295-300*F (140-149*0.
Le composé chloré résineux, qui est un constituant très intéressant du composant liant, retarde la combustion en se décomposant par chauffage avec uégagement de gaz qui forment un mélange ininflammable avec l'oxygène dans l'aire d'un in- cendie. Si la composition comporte un composant de charge, comme cela se produira presque toujours, et si certains com- posés auxiliaires comme le carbonate de calcium sont inclus, la décomposition du composé chloré résineux se produit plus lentement, ce qui en soi est souhaitable. En outre, le produit de réaction, le chlorure de calcium et l'anhydride carbonique, agissent eux-mêmes comme des retardateurs d'in- flammation excellents. L'eau de cristallisation présente dans le composant de charge contribua également à cet effet.
Les composés résineux chlorés utilisés comme retar- dateurs d'inflammation dans les compositions de masticage de la présente invention doivent contenir au moins 50% en
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poids de chlore combiné. Des substances adéquates à cette fin sont la cire de paraffine chlorée ou les biphényle, terphényle ou polyphényle chlorés, seuls ou en mélange.
La cire de paraffine chlorée est avantageusement un produit résineux pulvérisé contenant au moins 70% en poids de chlore combiné, ayant un indice de réfraction de 1,535, une densité de 1,64, un point de fusion de 197*F (92 C) et une formule empirique moyenne C24H29Cl21. La dimension de particule de cette matière doit de préférence être telle que
90% en poids passe à travers le tamis U. S. Standard de 50 mesh (ouverture de maille de 0,297 un).
Les biphényle, terphényle ou polyphényle chlorés em- ployés, isolément ou en mélange, doivent de préférence conte- nir au moins 60% en poids de chlore, avoir un indice de ré- fraction de 1,660 à 1,675, et un point de fusion de 212*F à 221*F (100-105 C). Ils doivent également être insolubles dans l'eau, le glycérol ou les glycols. Ces composés ne s'oxydent pas, ne polymérisent pas ou ne se condensent et ne se décomposent pas avec dégagement d'acide chlorhydrique au-dessus de 635 F (335 C).
Les compositions de masticage de la présente invention comprendront presque invariablement un composant de charge qui peut être de tout genre désiré mais qui de préférence consiste en un mélange de charges fibreuses et non fibreuses.
Les charges fibreuses représentent généralement 15 à 40% en poids du composant de charge et servent à former une nappe qui retient les,antres composants de la composition de masticage ensemble, tant en service normal que lors de l'exposition au feu.
Des exemples de charges fibreuses sont l'amiante et 'les fibres de verre soufflées ou extrudées. En vue d'obtenir des résultats optima la charge fibreuse doit être lisse et
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flexible et pour cette raison on préfère l'amiante, en particu- lier l'amiante chrysotile canadienne. La longueur de fibre de la charge fibreuse doit être adaptée au mode envisagé d'application de toute composition particulière. La qualité préférée d'amiante est celle connue sous l'appellation Cana- dian 7R, avec une longueur de fibre maxima de 1/16 de pouce (1,58 mm).
On peut toutefois employer des fibres beaucoup plus courtes que 1/16 de pouce; l'amiante avec une longueur de fibre maxima de 1/32 de pouce seulement (0,79 mm) a par exemple été utilisée avec un plein succès comme charge fi- breuse. Les fibres beaucoup plus longues que 1/16 de pouce peuvent aussi s'employer, comme la Canadian 5R, qui a uns longueur de fibre maxima d'environ 1/4 de pouce (6,35 mm).
On ne peut toutefois recommander des fibres avec des lon- gueurs supérieures à ceci, parce que, avec les compositions qui doivent être appliquées par pulvérisation, elles ont tendance à obstruer l'appareil de pulvérisation, et leur pré- sence fait aussi que la composition de masticage. n'est que difficilement appliquée à la truelle.
Les. charges non fibreuses utilisées dans la. composant. de charge peuvent être choisies dans un groupe étendu de substances appropriées. Des exemples préférés sont le mica muscovite broyé, l'oxyde d'antimoine, le carbonate de cal- cium, l'ardoise pulvérisée, le liège végétal broyé, la ver- miculite ou perlite expansée, le silicate de calcium ou au- tres matières siliceuses insolubles dans l'eau. On peut les utiliser toutes isolément ou en mélange. Un mélange préfé- ré contient 30 à 70% d'ardoise pulvérisée, 5 à 15% de mica, 5 à 15% de carbonate de calcium et 5 à 15% d'oxyde d'anti- moine, ces pourcentages étant exprimés en poids de la por- tion non fibreuse du composant de charge total.
En général la dimension de particule des charges non fibreuses n'est
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pas critique mais, lorsque la composition doit être appli- quée par pulvérisation, elle doit être inférieure à 1/32 de pouce (0,79 mm) pour éviter une obstruction de l'appareil de pulvérisation.
Si les enduits produits à partir des compositions de mas- ticage de la présente invention doivent être exposés constam- ment à la lumière solaire, on peut améliorer leur durabilité en y incorporant une poudre métallique parmi les charges non fibreuses. Cette poudre agit en réfléchissant la lumière so- laire, en conservant ainsi à une valeur basse la température de l'enduit et en favorisant de ce fait sa durabilité. Le métal le plus approprié à *et effet est une qualité lamellai- re de poudre ou de pâte d'aluminium. Pour obtenir l'effet optimum on doit l'incorporer en une proportion de 20 à 75% en poids du composant de charge total.
Les constituants décrits jusqu'ici forment l'enduit per- manent mais, afin de pouvoir appliquer la composition, on doit les dissoudre dans des solvants organiques volatils, par conséquent transitoires. Ils doivent consister, confor- mément à la présente invention, en un mélange de solvants organiques inflammables et ininflammables, lesquels ensemble représentent avantageusement 10 à 60% en poids de la compo- aition totale de masticage.
La présence de solvants inflammables ne peut pas être évitée parce qu'on a trouvé qu'ils sont essentiels pour con- férer les propriétés nécessaires de coulée et d'application à la composition. Ils dérivent avantageusement du pétrole et peuvent comprendre des distillats de pétrole, du xylène et du toluène. La portion inflammable du solvant volatil représente de préférence moins de 60% en volume du solvant volatil total et doit comporter 20 à 100% en volume d'un solvant ayant un point d'ébullition de 270 F à 389 F (132-198 C).
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Les solvants organiques ininflammables sont de même essentiels en vue d'assurer que l'évaporation du mélange solvant ne crée pas un danger d'incendie. Ces solvants par consé- quent sont choisis en nature et en quantité pour avoir une tension de vapeur telle qu'ils coopèrent avec les solvants inflammables jusqu'à ce que l'enduit soit sec, et rendent ainsi le mélange ininflammable. Les solvants ininflammables doivent constituer au moins 40% en volume des solvants vo- latils totaux, et sont de préférence des composés organiques halogènes.
Les composés organiques halogènes préférés à l'usage dans le solvant ininflammable de la présente inven- tion sont le 1,1,1-trichloréthane, qui a une densité de 1,33 et un point d'ébullition entre 162 F et 189 F (72-87 C) et le tétrachloréthylène (appelé "perchloréthylène") qui a une densité de 1,62 et un point d'ébullition entre 248 F et 252*F (120-122 C). Le solvant ininflammable préféré consiste en un mélange de 30 à 60% en volume de 1,1,1-tri- chlor'thane avec 40 à 70% en volume de perchloréthylène.
En vue d'augmenter la viscosité et le collant (adhésivi- té) de la composition de masticage alors qu'elle est humide - c'est-à-dire durant l'application - sans abaisser les pro- priétés de coulée à chaud, il est très souhaitable d'incor- po@er aussi un agent de collant dans le composant liant.
Des substances utilisables à cet effet sont connues et com- prennent des résines élastomères comme les divers caout- choucs synthétiqusa ainsi que le caoutchouc naturel. Les premiers doivent toutefois être présents en des quantités si grandes pour être efficaces qu'ils sont sujets à alté- rer la composition en faisait diminuer son élasticité, sa résistance à la chaleur et sa résistance au feu. Par con- séquent, l'agent de collant utilisé de préférence dans le composant liant du présent mastic est le caoutchouc natu-
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rel.
On vient de découvrir que les agents de collant à base de caoutchouc, naturel ou synthétique, sont de préférence incorporés dans le composant liant sous la forme de latex.
La fine dimension de particule du caoutchouc dans le latex facilite une distribution uniforme dans toute la composition et par conséquent, même des très petites quantités de latex de caoutchouc conféreront l'augmentation désirée de la vis- cosité et du collant. Lorsque le latex de caoutchouc est synthétique, il s'agit alors de préférence d'un des latex de néoprène ou de butadiène-styrène. Le latex de caoutchouc naturel est toutefois l'agent de collant préféré et, pour l'employer, il doit être concentré par évaporation jusqu'à environ 73% de solides, avoir une viscosité de 1000 à 3000 centipoises et être préservé contre la décomposition par les bactéries par de l'hydroxyde de potassium.
Les compositions de la présente invention sont avanta- geusement préparées en dissolvant tout d'abord l'asphalte na- turel conjointement avec le composé retardateur d'inflamma- tion chloré résineux dans le mélange de solvants. L'asphal- te de pétrole, mélangé si on le désire avec du goudron ou du brai, en solution dans du pétrole est alors ajouté et mélan- gé pour former la solution du composant liant. Vient ensui- te l'incorporation d'abord des charges non fibreuses, des charges fibreuses et finalement de l'agent de collant en latex. Les compositions peuvent évidemment être formulées suivant d'autres modes si on le désire, et on peut omettre le composant de charge et l'agent de collant si la compo- sition doit être utilisée comme couche de fond, tout comme le composant retardateur d'inflammation chloré dans certai- nes circonstances.
Pour que l'invention soit bien comprise, on se propose
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de donner Maintenant les exemples suivants, à titre d'illus- tration uniquement, de compositions typiques d'enduit, retar- datrices d'inflammation, qui se sont révélées très satisfai- santes sous tous les aspects nécessaires :
Exemple 1
Une composition convenant pour les applications par pul- vérisation, avec emploi de l'appareillage de pulvérisation . de mastic conventionnel, est formulée comme suit :
EMI11.1
constitug-nte % -en ]20ids
EMI11.2
<tb> asphalte <SEP> de <SEP> pétrole <SEP> 28,0
<tb>
<tb> gilsonite <SEP> (aaphalte <SEP> naturel) <SEP> 2,0
<tb>
<tb> biphényle <SEP> chloré <SEP> 10,0
<tb>
<tb> latex <SEP> de <SEP> caoutchouc <SEP> naturel <SEP> 0,1
<tb>
<tb> oxyde <SEP> d'antimoine <SEP> 2,0
<tb>
<tb> carbonate <SEP> de <SEP> cal <SEP> cium <SEP> 2,0
<tb>
<tb> mical <SEP> pulvérise <SEP> 4,0
<tb>
<tb> ardoise <SEP> pulvérisée <SEP> 24,0
<tb>
<tb> fibre <SEP> d'amiante <SEP> 6,0
<tb>
EMI11.3
1,1,1-trichloréthane . 5,9 parchlorithylène 6,0
EMI11.4
<tb> distillat <SEP> de <SEP> pétrole <SEP> 10,0
<tb>
<tb> 100,0%
<tb>
Exemple 2
Une composition ayant une viscosité qui la rend propre à l'application à la truelle e st formulée de la manière suivant* :
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EMI12.1
<tb> constituante <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> asphalte <SEP> de <SEP> pétrole <SEP> 19,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> brai <SEP> de <SEP> goudron <SEP> de <SEP> houille <SEP> 5,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> gilsonite <SEP> (asphalte <SEP> naturel) <SEP> 3,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> paraffine <SEP> chlorée <SEP> 8,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> latex <SEP> de <SEP> caoutchouc <SEP> naturel <SEP> 0,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> oxyde <SEP> d'antimoine <SEP> 4,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> carbonate <SEP> de <SEP> calcium <SEP> 4,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> mica <SEP> pulvérisé <SEP> 6,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ardoise <SEP> pulvérisée <SEP> 18,
0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> fibre <SEP> d'amiante <SEP> 12,0
<tb>
EMI12.2
1,1,1-trichloréthane 4,0
EMI12.3
<tb> perchloréthylène <SEP> 8,0
<tb>
<tb> distillat <SEP> de <SEP> pétrole <SEP> 7,5
<tb>
<tb> 100,0%
<tb>
Exemple 3
Une composition convenant à l'application avec un cou- teau à mastic ou avec extrusion par pompe est formulée comme suit :
EMI12.4
<tb> constituants <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> asphalte <SEP> de <SEP> pétrole <SEP> 21,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> brai <SEP> de <SEP> colophane <SEP> 4,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> gilsonite <SEP> (asphalte <SEP> naturel) <SEP> 3,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> biphényle <SEP> chloré <SEP> 5,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> latex <SEP> de <SEP> caoutchouc <SEP> naturel <SEP> 0,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> oxyde <SEP> d'antimoine <SEP> 3,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> carbonate <SEP> de <SEP> calcium <SEP> 3,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> mica <SEP> pulvérisé <SEP> 4,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ard@oise <SEP> pulvérisée <SEP> 18,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> fibre <SEP> d'amiante <SEP> 22,0
<tb>
EMI12.5
1,1,1-tnchloréthane 419
EMI12.6
<tb> perchloréthylène <SEP> 5,0
<tb>
<tb>
<tb> distilla-.
<SEP> de <SEP> pétrole <SEP> 6,6
<tb>
<tb>
<tb> 100,0%
<tb>
<Desc/Clms Page number 13>
La composition suivante peut aussi être utilisée comme composé d'application superficielle, c'est-à-dire pour former un film mince de composition sur la surface, ou comme remplis- sage de joint, avant que d'autres couches de composition comme celle décrite dans l'exemple 1 soient appliquées par un procédé standard de pulvérisation.
Exemple 4
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<tb> constituants <SEP> 96 <SEP> ¯en <SEP> poids <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> asphalte <SEP> de <SEP> pétrole <SEP> 20,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> brai <SEP> de <SEP> bois <SEP> 6,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> gilsonite <SEP> (aaphalte <SEP> naturel) <SEP> 2,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> biphényle <SEP> chloré <SEP> 11,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> latex <SEP> de <SEP> butadiène-styrène <SEP> 0,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> oxyde <SEP> d'antimoine <SEP> 2,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> carbonate <SEP> de <SEP> calcium <SEP> 3,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> mica <SEP> pulvérisé <SEP> 2,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ardoise <SEP> pulvérisée <SEP> 12,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> pâte <SEP> d'aluminium <SEP> 15,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> fibre <SEP> d'amiante <SEP> 6,0
<tb>
EMI13.2
l,?,1-tricüloréthane 5,
9
EMI13.3
<tb> perchloréthylène <SEP> 6,0
<tb>
<tb> distillat <SEP> de <SEP> pétrole <SEP> 9,0
<tb>
<tb>
<tb> 100,0%
<tb>
La composition décrite plus haut comporte une qualité lamellaire de poudre d'aluminium parmi les constituants de charge, qui agit également pour réfléchir la chaleur.
Les compositions de masticage décrites dans les exemples précédents peuvent être appliquées sur toute surface à proté- ger, par pulvérisation, application à la truelle, etc., comme indiqué. Si le mastic doit être appliqué sur un isolements en blocs moulée à 85% de magnésie conventionnels, on doit
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tout d'abord appliquer un* couche de fona C021;:se .; i ëv.s-
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ment des bitumes, du composé retardateur d'inflammation chloré résineux et des solvants halogénés sur l'isolement pour fixer toute poussière se trouvant éventuellement sur le bloc. Un tisau de verre fibreux tissé ou un treillis mé- tallique comme du treillis de poulailler est ensuite étendu sur la surface exposée de l'isolement et attaché en posi- tion, puis le mastic est appliqué sur l'isolement et le treillis.
Le treillis est ainsi noyé dans la couche de mas- tic protectrice, en le maintenant en place de manière perma- nente. Sur certains genres d'isolement il n'est pas néces- saire d'appliquer une couche de fond, mais il convient tou- jours d'utiliser un treillis métallique ou du verre fibreux tissé dans le but que l'on vient d'expliquer.
REVENDICATIONS
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---------------------------
1. Composition de masticage liquide à base de bitume, comprenant un composant liant consistant principalement en un mélange d'asphalte naturel dur et d'asphalte de pétrole mou, ce liant étant dissous ou dispersa dans un mélange sol- vant volatil transitoire de solvants organiques inflammables et de solvants organiques ininflammables ayant substantiel- lement une volatilité égale.
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Ptrfectlonnemente brought to manticage compositions.
The present invention relates to improvements relating to putty coating compositions. More particularly it relates to bituminous materials used to form protective coatings on exposed metal surfaces or on thermally insulating surfaces, such as molded blocks and plates, or as thermal insulation. rifuge on pipes.
Many industrial plants, such as chemical treatment plants, use devices which, because of their size or the nature of the process for which they are used, cannot be put to use. - weathering break. These devices often have to operate at abnormally high or low temperatures, and are therefore thermally insulated. Commonly used materials for thermal insulation are
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85% magnesia blocks, fiberglass, cellular glass, mineral wool, plastic foam and vegetal cork sheets.
These materials are built up around or molded onto the surface of the switchgear and produce excellent thermal insulation, but due to their nature they offer very little weather resistance and therefore must be provided with a protective coating. outside.
There are a number of desirable qualities that a protective coating for external application to the surface of thermal insulation must possess if it is to be widely used. First, the protective coating must of course be substantially waterproof, because the presence of water or water vapor in the aforementioned insulating materials seriously hinders their thermal insulating effectiveness. In addition, however, since the equipment to which it is applied frequently operates at elevated temperatures, the protective coating must be highly resistant to oxidation and hardening upon prolonged exposure to heat.
In addition, because from time to time the temperature can vary to a very considerable extent, the coating must be able to expand and contract repeatedly without deterioration.
In addition, and this is of the greatest importance, any transient solvent in which the coating material is dissolved to facilitate its application should be practically non-flammable, so that its evaporation during the drying of the coating will not. not a fire hazard. Finally, as much as possible the coating once applied and cured should be fire resistant.
In the past, puttying compositions were used
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consisting mainly of bitumens to form protective coatings for the surface of thermal insulation.
For a number of reasons, however, these known compositions have not been found to be entirely satisfactory.
In particular, they are excessively flammable in the liquid state, so that a certain number of tedious precautions must be taken, such as the cessation of sounding operations and the suppression of open flames, during their application. . Second, the coatings produced by these known bituminous mastics exhibit poor heat resistance, quickly become hard and brittle and are therefore prone to cracking or peeling when used on hot surfaces. Thirdly, by their very nature these known coatings do not retard ignition but, on the contrary, tend to catch fire and to propagate flame upon exposure to fire.
It has just been discovered that protective coatings impermeable to water or water vapor, heat-resistant and elastic, can be produced when a bitumen-based sealant composition comprising a component is used. binder consisting of a mixture of bitumens which, for the application, is dissolved in a volatile but non-flammable solvent mixture, the evaporation of which therefore does not constitute a fire hazard. The binder will of course be used normally in conjunction with a filler component in the usual manner.
According to the invention there is therefore provided a liquid bitumen-based masticating composition comprising a binder component; consisting of a mixture of hard natural asphalt and soft petroleum asphalt, dissolved or dispersed in a transient volatile solvent mixture of flammable organic solvents and non-flammable organic solvents
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having substantially equal volatility.
In order for the putty composition, after it has dried to form a plaster, to be highly water resistant, the binder should - and almost always should - contain a resinous chlorinated flame retardant compound. The relative proportions in which the various constituents are present in the binder component may vary widely to the extent known to those familiar with the art, but in general it can be said that the proportion of bitumen should not be less than 65% by weight of the binder component, which should also include 10 to 35% by weight of the chlorinated resinous flame retardant compound.
The use of a mixture of bitumens in the binder component was an essential feature of the present invention, since on the one hand masticating plasters based only on natural asphalt generally tend to be too hard and brittle, with a elasticity too low, while on the other hand masticating plasters based solely on petroleum asphalt, that is to say those obtained from petroleum residues refined with steam and blown, or tars and pitch. which form the residue from the distillation of organic substances such as petroleum, bituminous coals, wood or vegetable oils) tend to be too soft and sticky, and to flow too easily when heated.
The best balance of properties in the coating is obtained in two-component binder compositions - while sticking to the desired overall percentage mentioned above of 65 to 90% by weight of bitumen - contains 55 to 85% by weight of asphalt petroleum and 2 to 10% by weight of natural asphalt.
The petroleum asphalt employed in this mixture will preferably have a ball-and-ring softening point "
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EMI5.1
of 120-2000F (49-93 "C} and can be used either alone or as a homogeneous mixture with tar or pitch, formed by dissolving the two components in petroleum, to produce a substance having a softening point in the desired range after the oil has evaporated.
The natural asphalt used in this mixture is preferably: - chosen from the range of asphalt generally called gilsonites. These bitumens of natural origin are relatively hard and non-volatile, being composed essentially of hydrocarbons and being practically free of oxygenates and crystallizable paraffins. The particular asphalt most advantageously used is that known commercially as Gilsonite Selects, which has a 'ball and ring' softening point in between.
EMI5.2
the of 295-300 * F (140-149 * 0.
The resinous chlorine compound, which is a very valuable constituent of the binder component, retards combustion by decomposing on heating with the evolution of gases which form a non-flammable mixture with oxygen in the area of a fire. If the composition has a filler component, as will almost always occur, and some auxiliary components such as calcium carbonate are included, the decomposition of the resinous chlorine compound occurs more slowly, which in itself is desirable. Further, the reaction product, calcium chloride and carbon dioxide, themselves act as excellent flame retardants. The water of crystallization present in the filler component also contributed to this effect.
The chlorinated resinous compounds used as flame retardants in the sealant compositions of the present invention should contain at least 50% by weight.
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combined chlorine weight. Suitable substances for this are chlorinated paraffin wax or chlorinated biphenyls, terphenyls or polyphenyls, alone or in admixture.
Chlorinated paraffin wax is preferably a pulverized resinous product containing at least 70% by weight of combined chlorine, having a refractive index of 1.535, a specific gravity of 1.64, a melting point of 197 * F (92 C) and an average empirical formula C24H29Cl21. The particle size of this material should preferably be such that
90% by weight passes through the standard 50 mesh U. S screen (0.297 mesh opening).
The chlorinated biphenyls, terphenyls or polyphenyls used, singly or in admixture, should preferably contain at least 60% by weight of chlorine, have a refractive index of 1.660 to 1.675, and a melting point of 212. * F to 221 * F (100-105 C). They must also be insoluble in water, glycerol or glycols. These compounds do not oxidize, polymerize, or condense, or decompose with evolution of hydrochloric acid above 635 F (335 C).
The sealant compositions of the present invention will almost invariably include a filler component which can be of any desired kind but which preferably consists of a mixture of fibrous and non-fibrous fillers.
The fibrous fillers generally make up 15 to 40% by weight of the filler component and serve to form a web which holds the other components of the putty composition together, both in normal service and upon exposure to fire.
Examples of fibrous fillers are asbestos and blown or extruded glass fibers. In order to obtain optimum results the fibrous load must be smooth and
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flexible and for this reason asbestos is preferred, especially Canadian chrysotile asbestos. The fiber length of the fibrous filler should be suitable for the intended mode of application of any particular composition. The preferred grade of asbestos is that known as Canadian 7R, with a maximum fiber length of 1/16 inch (1.58mm).
However, fibers much shorter than 1/16 of an inch can be used; asbestos with a maximum fiber length of only 1/32 of an inch (0.79 mm), for example, has been used with full success as a fibrous filler. Fibers much longer than 1/16 inch can also be used, such as the Canadian 5R, which has a maximum fiber length of about 1/4 inch (6.35mm).
Fibers with lengths greater than this cannot, however, be recommended, because, with the compositions which are to be applied by spraying, they tend to clog the spray apparatus, and their presence also causes the composition to be sprayed. of puttying. is hardly applied with a trowel.
The. non-fibrous fillers used in the. component. The filler can be chosen from a wide group of suitable substances. Preferred examples are ground muscovite mica, antimony oxide, calcium carbonate, pulverized slate, ground vegetable cork, expanded ver- miculite or perlite, calcium silicate or other materials. siliceous, insoluble in water. They can all be used individually or as a mixture. A preferred mixture contains 30-70% pulverized slate, 5-15% mica, 5-15% calcium carbonate and 5-15% antimony oxide, these percentages being expressed by weight. of the non-fibrous portion of the total filler component.
In general, the particle size of non-fibrous fillers is not
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not critical, but when the composition is to be applied by spraying it should be less than 1/32 of an inch (0.79 mm) to avoid clogging of the spray apparatus.
While the coatings produced from the masking compositions of the present invention are to be constantly exposed to sunlight, their durability can be improved by incorporating therein a metallic powder among the non-fibrous fillers. This powder acts by reflecting the solar light, thus keeping the temperature of the coating at a low value and thereby promoting its durability. The most suitable metal for * and effect is a lamellar grade of aluminum powder or paste. To obtain the optimum effect it should be incorporated in an amount of 20 to 75% by weight of the total filler component.
The constituents described so far form the permanent coating, but in order to be able to apply the composition, they must be dissolved in volatile organic solvents, therefore transient. They should consist, in accordance with the present invention, of a mixture of flammable and non-flammable organic solvents, which together advantageously represent 10 to 60% by weight of the total putty composition.
The presence of flammable solvents cannot be avoided because they have been found to be essential in imparting the necessary casting and application properties to the composition. They are advantageously derived from petroleum and may include petroleum distillates, xylene and toluene. The flammable portion of the volatile solvent is preferably less than 60% by volume of the total volatile solvent and should contain 20 to 100% by volume of a solvent having a boiling point of 270 F to 389 F (132-198 C) .
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Non-flammable organic solvents are also essential in order to ensure that the evaporation of the solvent mixture does not create a fire hazard. These solvents, therefore, are chosen in kind and in amount to have a vapor pressure such that they cooperate with the flammable solvents until the coating is dry, and thus render the mixture non-flammable. The non-flammable solvents should constitute at least 40% by volume of the total volatile solvents, and are preferably halogenated organic compounds.
Preferred halogenated organic compounds for use in the non-flammable solvent of the present invention are 1,1,1-trichloroethane, which has a specific gravity of 1.33 and a boiling point between 162 F and 189 F ( 72-87 C) and tetrachlorethylene (called "perchlorethylene") which has a specific gravity of 1.62 and a boiling point between 248 F and 252 * F (120-122 C). The preferred non-flammable solvent is a mixture of 30 to 60% by volume of 1,1,1-trichlorethylene with 40 to 70% by volume of perchlorethylene.
In order to increase the viscosity and tackiness (tackiness) of the sealant composition while it is wet - that is, during application - without lowering the hot-cast properties, it is very desirable to include a tackifier in the binder component as well.
Substances which can be used for this purpose are known and include elastomeric resins such as various synthetic rubbers as well as natural rubber. The former, however, must be present in such large amounts to be effective that they are liable to alter the composition by reducing its elasticity, heat resistance and fire resistance. Therefore, the tackifier preferably used in the binder component of the present sealant is natural rubber.
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rel.
It has just been found that tackifiers based on rubber, natural or synthetic, are preferably incorporated into the binder component in the form of latex.
The fine particle size of the rubber in the latex facilitates uniform distribution throughout the composition and therefore even very small amounts of rubber latex will provide the desired increase in viscosity and tackiness. When the rubber latex is synthetic, it is then preferably one of the neoprene or butadiene-styrene latexes. Natural rubber latex, however, is the preferred tackifier and to employ it must be concentrated by evaporation to about 73% solids, have a viscosity of 1000 to 3000 centipoise, and be preserved against decomposition by. bacteria with potassium hydroxide.
The compositions of the present invention are advantageously prepared by first dissolving the natural asphalt together with the resinous chlorinated flame retardant compound in the mixture of solvents. Petroleum asphalt, mixed if desired with tar or pitch, dissolved in petroleum is then added and mixed to form the binder component solution. This is followed by the incorporation of first the non-fibrous fillers, the fibrous fillers and finally the latex tackifier. The compositions can of course be formulated in other modes if desired, and the filler component and tackifier can be omitted if the composition is to be used as a primer, as can the retardant component. chlorinated ignition under certain circumstances.
So that the invention is well understood, it is proposed
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to now give the following examples, by way of illustration only, of typical fire retardant coating compositions which have been found to be very satisfactory in all necessary respects:
Example 1
A composition suitable for spray applications, with the use of spray equipment. of conventional sealant, is formulated as follows:
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constitug-nte% -en] 20ids
EMI11.2
<tb> asphalt <SEP> from <SEP> petroleum <SEP> 28.0
<tb>
<tb> gilsonite <SEP> (natural aaphalt <SEP>) <SEP> 2.0
<tb>
<tb> biphenyl <SEP> chlorinated <SEP> 10.0
<tb>
<tb> latex <SEP> of <SEP> natural rubber <SEP> <SEP> 0.1
<tb>
<tb> antimony <SEP> oxide <SEP> 2.0
<tb>
<tb> carbonate <SEP> of <SEP> cal <SEP> cium <SEP> 2.0
<tb>
<tb> mical <SEP> sprays <SEP> 4.0
<tb>
<tb> slate <SEP> sprayed <SEP> 24.0
<tb>
<tb> asbestos <SEP> fiber <SEP> 6.0
<tb>
EMI11.3
1,1,1-trichloroethane. 5.9 parchlorithylene 6.0
EMI11.4
<tb> distillate <SEP> of <SEP> petroleum <SEP> 10.0
<tb>
<tb> 100.0%
<tb>
Example 2
A composition having a viscosity which makes it suitable for application with a trowel is formulated as follows *:
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EMI12.1
<tb> constituent <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> asphalt <SEP> from <SEP> petroleum <SEP> 19.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> pitch <SEP> of <SEP> tar <SEP> of <SEP> coal <SEP> 5.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> gilsonite <SEP> (natural asphalt <SEP>) <SEP> 3.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> paraffin <SEP> chlorinated <SEP> 8.4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> latex <SEP> of <SEP> natural rubber <SEP> <SEP> 0.1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> antimony <SEP> oxide <SEP> 4.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> calcium <SEP> carbonate <SEP> 4.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> mica <SEP> sprayed <SEP> 6.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> slate <SEP> sprayed <SEP> 18,
0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> asbestos <SEP> fiber <SEP> 12.0
<tb>
EMI12.2
1,1,1-trichloroethane 4,0
EMI12.3
<tb> perchlorethylene <SEP> 8.0
<tb>
<tb> distillate <SEP> of <SEP> petroleum <SEP> 7.5
<tb>
<tb> 100.0%
<tb>
Example 3
A composition suitable for application with a putty knife or with pump extrusion is formulated as follows:
EMI12.4
<tb> constituents <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> asphalt <SEP> from <SEP> petroleum <SEP> 21.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> pitch <SEP> of <SEP> rosin <SEP> 4.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> gilsonite <SEP> (natural asphalt <SEP>) <SEP> 3.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> biphenyl <SEP> chlorinated <SEP> 5.4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> latex <SEP> of <SEP> natural rubber <SEP> <SEP> 0.1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> antimony <SEP> oxide <SEP> 3.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> calcium <SEP> carbonate <SEP> 3.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> mica <SEP> sprayed <SEP> 4.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> slate @ oise <SEP> sprayed <SEP> 18.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> asbestos <SEP> fiber <SEP> 22.0
<tb>
EMI12.5
1,1,1-Chloroethane 419
EMI12.6
<tb> perchlorethylene <SEP> 5.0
<tb>
<tb>
<tb> distilla-.
<SEP> of <SEP> petroleum <SEP> 6.6
<tb>
<tb>
<tb> 100.0%
<tb>
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The following composition can also be used as a surface application compound, i.e. to form a thin film of composition on the surface, or as a joint filler, before other layers of composition such as this one. described in Example 1 are applied by a standard spray process.
Example 4
EMI13.1
<tb> constituents <SEP> 96 <SEP> ¯en <SEP> weight <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> asphalt <SEP> from <SEP> petroleum <SEP> 20.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> pitch <SEP> of <SEP> wood <SEP> 6.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> gilsonite <SEP> (natural aaphalt <SEP>) <SEP> 2.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> biphenyl <SEP> chlorinated <SEP> 11.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> latex <SEP> of <SEP> butadiene-styrene <SEP> 0.1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> antimony <SEP> oxide <SEP> 2.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> calcium <SEP> carbonate <SEP> 3.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> mica <SEP> sprayed <SEP> 2.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> slate <SEP> sprayed <SEP> 12.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> aluminum paste <SEP> 15.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> asbestos <SEP> fiber <SEP> 6.0
<tb>
EMI13.2
l,?, 1-tricülorethane 5,
9
EMI13.3
<tb> perchlorethylene <SEP> 6.0
<tb>
<tb> distillate <SEP> from <SEP> petroleum <SEP> 9.0
<tb>
<tb>
<tb> 100.0%
<tb>
The composition described above has a lamellar quality of aluminum powder among the filler constituents, which also acts to reflect heat.
The sealant compositions described in the preceding examples can be applied to any surface to be protected, by spraying, trowel application, etc., as indicated. If the sealant is to be applied to conventional 85% magnesia molded block insulation, it should be
EMI13.4
first apply a * coat of fona C021;: se.; i ëv.s-
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Use bitumens, chlorinated resinous flame retardant and halogenated solvents on the insulation to fix any dust that may be on the block. A woven fibrous glass cloth or wire mesh such as chicken coop is then spread over the exposed surface of the insulation and tied in position, then the sealant is applied to the insulation and the mesh.
The mesh is thus embedded in the protective sealant layer, keeping it permanently in place. On some types of insulation it is not necessary to apply a primer, but it is always advisable to use a wire mesh or woven fibrous glass for the purpose just explained. .
CLAIMS
EMI14.1
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1. A liquid bitumen-based masticating composition comprising a binder component consisting mainly of a mixture of hard natural asphalt and soft petroleum asphalt, this binder being dissolved or dispersed in a transient volatile solvent mixture of organic solvents. flammable and non-flammable organic solvents of substantially equal volatility.