"Composition polyester en poudre"
La présente invention concerne une composition polyester en poudre destinée à réaliser des revêtements protecteurs et décoratifs dans les diverses branches de l'industrie : l'électrotechnique, la radio-électricité,
la fabrication d'appareils médicaux., la construction d'automobiles, le bâtiment, etc., etc.
On connaît déjà des compositions polyester en
poudre contenant une résine polyester saturée, un copolymère acrylique thermoplastique, un durcisseur, des pigments, des charges et d'autres constituants / cf. Technical Leaflet, BASF (République Fédérale allemande ), Acronal 700 L_/ .
En utilisant des compositions polyester en poudre contenant un copolymère thermoplastique acrylique ou ne contenant pas de copolymère acrylique du tout, on aboutit
à des revêtements qui présentent des caractéristiques protectrices et décoratives insuffisantes ainsi qu'une résistance mécanique trop basse.
Le but de la présente invention consiste à éliminer les inconvénients susdits.
On s'est donc proposé d'utiliser dans la composition une peinture polyester en poudre contenant une résine polyester saturée, un copolymère acrylique et un durcisseur, et d'utiliser le copolymère acrylique et de sélectionner les proportions de constituants de telle manière que la mise
en oeuvre de ladite peinture donne des révêtements à propriétés décoratives, protectrices et mécaniques sensiblement améliorées.
Suivant l'invention, la solution au problème
ainsi posé consiste à introduire dans la peinture polyester en poudre, à titre de copolymère acrylique, un copolymère acrylique thermodurcissable ayant des groupements réactionnels méthylol ou glycidyle, les proportions des constituants étant les suivantes (parties en poids) :
<EMI ID=1.1>
Grâce à la présence,au sein de La. composition proposée.,dudit copolymère acrylique thermodurcissable on réalise une meilleure homogénéisation au cours de l'agitation ou du brassage des constituants de la peinture et une meilleure mouillabilité de la surface des ouvrages par la composition. Tout ce qui vient d'être dit permet d'obtenir des revêtements caractérisés par des propriétés décoratives, protectrices et mécaniques améliorées et contribue à la conservation d�sdites propriétés au cours d'une utilisation prolongée des revêtements.
La composition polyester en poudre suivant l'invention peut contenir également des pigments à raison de
0,1 à 4 parties pondérales pour 100 parties pondérales de résine polyester saturée.
En outre, la composition suivant l'invention peut contenir des charges à raison de 4 à 40 parties pondérales de résine polyester saturée.
La composition suivant l'invention peut contenir également des dérivés tensio-actifs à raison de 0,1 à 2 parties pondérales pour 100 parties pondérales de résine saturée polyester.
On obtient la résine polyester saturée qui est utilisée dans la présente invention en effectuant la polycondensation des réactifs suivants .
1) Esters dialcoyliques inférieurs de l'acide téréphtalique à raison de 0,9 à 1 mole ou leurs mélanges soit avec l'acide isophtalique, soit avec un acide aliphatique dicarboxylique (notamment avec l'acide sébacique ou adipique) . Le rapport en moles esters/acides est égal à 0,9/0,1.
2) Un diol, notamment de l'etylèneglycol, à raison
<EMI ID=2.1> glycol (jusqu'à 0,1 mole).
3) Un polyol saturé contenant trois groupements hydroxyle ou davantage comme la glycérine, le triméthyloléthane, le triméthylolpropane, la pentaérythrite, à raison de 0,3 à 0,55 mole .
Les exemples des formules de la résine polyester saturée sont indiqués dans le tableau qui suit.
TABLEAU
Réactifs initiaux Formule de la résine polyester saturée,
<EMI ID=3.1>
<EMI ID=4.1>
La procédure de préparation de la résine polyester saturée est la suivante : on chauffe pendant 4 à 5 heures,
<EMI ID=5.1>
un mélange de téréphtalate de diméthyle, de diols, de polyols en présence d'un catalyseur de transestérif ication, notamment en présence d'acétate de zinc, d'acétate de cobalt, de trioxyde d'antimoine, que l'on prend à raison de 0,1 % en poids du téréphtalate de diméthyle, en éliminant simultanément de la zone de la réaction le méthanol qui se dégage (environ 85 à 90% de la quantité théorique). On ajoute ensuite le diacide (tel que l'acide isophtalique, l'acide sébacique ou l'acide adipique) dans les proportions spécifiées dans la formule, on maintient la masse réactionnelle à une température de 195 à 200[deg.]C pendant deux ou trois heures, en éliminant simultanément l'eau réactionnelle et le méthanol résiduel.
On élève ensuite la température du mélange réactionnel jusqu'à 220 à 240[deg.]C et on conduit la polycondensation dans un courant de gaz inerte sous la pression atmosphérique pendant six à dix heures jusqu'à l'obtention d'une résine polyester saturée à point de ramollissement requis et à taux de gélatinisation exigé. La résine limpide solide de couleur jaune clair présente les caractéristiques suivantes :
Point de ramollissement, [deg.]C (méthode de la bille
<EMI ID=6.1>
La composition suivant l'invention peut contenir, à titre de durcisseur, des polyacides carboxyliques comme l'acide pyromellique, l'acide trimellique, etc, leurs anhydrides ou les mélanges desdits acides avec des anhydrides.
A titre de pigments, on utilise des pigments organiques et inorganiques variés, tels que des pigments à base de phtalocyanine, du dioxyde de titane, des oxydes de fer, des pigments azoïques, des pigments à base de quinacridone.
Comme charge, on peut employer des produits généralement utilisés dans des compositions en poudre, comme
du microtalc, de la microbaryte, de la microdolomie, du dioxyde de titane.
Dans certains cas, les produits utilisés dans la composition peuvent servir simultanément de charge et de pigments, notamment lorsqu'on utilise du dioxyde de
titane ou du pigment noir à base d'oxyde de fer.
Comme dérivés tensio-actifs, on peut utiliser de l'éther polyvinylbutylique, des composés organosiliciques, comme des huiles de silicone, des polyméthylsiloxytriméthylbutoxysiloxanes.
On prépare la composition polyester en poudre selon l'invention de la manière suivante. On mélange soigneusement dans des proportions déterminées les réactifs initiaux finement broyés. Au moyen d'un doseur on introduit le mélange sec obtenu dans un mélangeur - extrudeur où l'on effectue à des températures de 105 à 135[deg.]C, pendant un laps de temps déterminé, la fusion, le brassage et l'homogénéisation de la composition. On envoie la masse chaude à travers une filière dans le dispositif réfrigérant. Ensuite,
on broie la masse fondue refroidie et on la réduit en particules de dimensions inférieures à 100 microns. Sous cet aspect, le produit constitue une composition prête à l'utilisation .
On utilise la composition polyester en poudre ainsi préparée en l'appliquant à la surface des pièces par des procédés variés, notamment par le procédé électrostatique, par vibrations et turbulence, par immersion des pièces chauffées dans un lit fluid isé de composition. on maintient les ouvrages revêtus d'une couche de peinture à des températures de 190 à 210[deg.]C pendant 20 à 30 minutes afin d'obtenir la fusion de la composition et le durcissement du revêtement. On refroidit ensuite les ouvrages jusqu'à la température ambiante. On peut utiliser la composition susdite pour obtenir des revêtements sur des ouvrages en matières variées, notamment en métaux, en bois, en béton, en céramique .
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description de plusieurs exemples de réalisation et d'utilisation de la composition proposée .
EXEMPLE 1
On prépare une composition polyester en poudre répondant à la formule suivante (parties en poids) :
Résine polyester saturée (voir tableau,
formule 1) 100 Copolymère acrylique thermodurcissable contenant
<EMI ID=7.1>
Dianhydride pyromellique 5.
On prépare préalablement le copolymère acrylique thermodurcissable susdit. A cet effet, on utilise les
<EMI ID=8.1>
On effectue la réaction de copolymérisation à la température de déphlegmation du solvant (alcool isopropy-
<EMI ID=9.1>
la solution du mélange de monomère et du tert-dodécylmercaptan (régulateur de la croissance de la chaîne polymére) dans la quantité résiduelle d'alcool isopropylique et de la solution de peroxyde de benzoyle (amorceur du procédé) dans le dioxanne. La durée de dosage du mélange de monomères et d'amorceur est de trois heures. La copolymérisation est achevée après qu'un taux de conversion du monomère égal à
97-98 % a été atteint. Le produit obtenu est une solution limpide légèrement jaunâtre de copolymère acrylique thermodurcissable contenant des groupements méthylol réactionnels et présentant les caractéristiques suivantes :
Teneur en matière sèche, % en poids 35-37 Viscosité conventionnelle (viscosimètre à orifice de 4 mm de diamètre), secondes 20-23 Viscosité réduite (solution à 0,5 % dans
l'acétone à 20[deg.]C) 0,1 à 0,2 Masse moléculaire moyenne en nombre 30.000-50.000.
Après avoir chassé le solvant (alcool isopropylique) par distillation on obtient un copolymère acrylique thermodurcissable qui est une substance résineuse épaisse dont le brassage avec les autres constituants secs de la composition est difficilement réalisable. Pour assurer une distribution plus uniforme au sein de la compos ition, on prépare au préalable un concentré dudit copolymère dans la résine polyester susnommée. A cet effet, on mélange la solution obtenue de copolymère thermodurcissable acrylique avec la résine polyester saturée fondue prise dans des proportions telles que la teneur du concentré fini en copolymère soit de 10 %. On refroidit et on broie le concentré obtenu.
On mélange et on extrude à une température de 110 à 120[deg.]C, le temps de séjour dans l'extrudeuse étant de 3 à
6 minutes, les constituants finement broyés, à savoir la résine polyester saturée (non entrée dans le concentré), le concentré de copolymère acrylique thermodurcissable dans la résine et le durcisseur qui est le dianhydride pyromellique. Ensuite on refroidit le bain de fusion et on le broie en particules de dimensions inférieures à 100 microns.
On applique la composition en poudre prête à l'utilisation au moyen d'un pistolet électrostatique ou de tout autre équipement électrostatique sur une pièce métallique mise à la terre sous une tension de 20 à 60 kV de façon qu'après la fusion de la composition l'épaisseur du revêtement soit de 60 à 100 microns. On place la pièce portant
la couche de poudre déposée dans une étuve et on l'y maintient à une température de 200[deg.]C pendant 20 à 25 minutes afin d'obtenir un début de fusion de la peinture et le durcissement du revêtement. Le revêtement obtenu a une surface lisse brillante et possède également de hautes caractéristiques protectrices et mécaniques (résistance au choc de 50 kgf. cm, résistance à la flexion de 3 mm, résistance à l'allongement de 8 à 9 mm, adhésion à la surface métallique déterminée par le procédé de décollement de 600 gf/cm) .
EXEMPLE 2
On prépare une composition polyester en poudre suivante (parties en poids) :
Résine saturée polyester (voir tableau,
formule 3) 100 Copolymère acrylique thermodurcissable
<EMI ID=10.1>
On effectue la préparation, l'application de la cornposition et le durcissement du revêtement d'une façon analogue à celle qui a été décrite dans l'exemple 1.
Le revêtement blanc obtenu a une surface lisse et brillante et présente de hautes qualités protectrices et mécaniques. Ce revêtement a une résistance aux chocs de
50 kgf. cm, une résistance à la flexion de 3 mm, une résistance à l'étirage de 8 à 9 mm, une adhérence à la surface métallique (déterminée par le procédé de séparation) de
600 gf/cm, une résistance à l'humidité (conditions d'essai :
hydrostat, 40[deg.]C, 100 % d'humidité) . Après 100 heures de maintien dans ces conditions on n'a pas observé de corrosion de la surface métallique sous le revêtement.
EXEMPLE 3
On prépare la composition polyester en poudre suivante (parties en poids) :
Résine polyester saturée (voir tableau, formule 2) 100 Copolymère acrylique thermodurcissable suivant
<EMI ID=11.1>
On effectue la préparation, l'application de la composition et le durcissement du revêtement d'une façon analogue à celle de l'exemple 1.
Le revêtement obtenu a des propriétés décoratives, protectrices et mécaniques analogues à celles qui sont décrites dans l'exemple 2.
EXEMPLE 4
On prépare la compos ition polyester en poudre suivante (parties en poids) :
Résine polyester saturée (voir tableau, formule 4) 100 Copolymère acrylique thermodurcissable suivant
<EMI ID=12.1>
Mélange de dianhydride pyromellique et d'acide pyromellique (rapport en poids dianhydride/
<EMI ID=13.1>
On effectue la préparation et l'application de la composition, ainsi que le durcissement du revêtement d'une façon analogue à celle de l'exemple 1. Le revêtement de couleur noire ainsi obtenu présente des propriétés décoratives, protectrices et mécaniques analogues à celles de l'exemple 2.
EXEMPLE 5
On prépare la composition polyester en poudre répondant à la formule suivante (parties en poids) :
Résine polyester saturée (voir tableau, formule 5) 100 Copolymère acrylique thermodurcissable suivant
<EMI ID=14.1>
Mélange de dianhydride pyromellique et d'acide pyromellique (rapport pondéral dianhydride/
<EMI ID=15.1>
<EMI ID=16.1>
On effectue la préparation, l'application de la composition et le durcissement du revêtement d'une façon analogue à celle de l'exemple 1.
Le revêtement obtenu, de couleur azurée, a des propriétés décoratives, protectrices et mécaniques analogues à celles décrites dans l'exemple 2.
EXEMPLE 6
On prépare la composition polyester en poudre suivante (parties en poids) :
Résine polyester saturée (voir tableau, formule 1) 100 Copolymère acrylique thermodurcissable contenant
<EMI ID=17.1>
On prépare au préalable le copolymère acrylique thermodurcissable susdit. On utilise à cet effet les substances suivantes (% en poids) :
<EMI ID=18.1>
Le processus de préparation du copolymère et les propriétés du produit final sont décrits dans l'exemple 1.
La préparation, l'application de la composition et le durcissement du revêtement s'effectuent également d'une façon analogue à celle de l'exemple 1.
Le revêtement de couleur blanche obtenu a des propriétés décoratives, protectrices et mécaniques analogues à celles qui ont été décrites dans l'exemple 2.
EXEMPLE 7
On prépare la composition polyester en poudre suivante (parties en poids) :
résine polyester saturée (voir tableau, formule 2) 100 copolymère acrylique thermodurcissable contenant des
<EMI ID=19.1>
On prépare au préalable le copolymère acrylique thermodurcissable. A cet effet on utilise les substances suivantes (% en poids) :
<EMI ID=20.1>
Mélange d'alcool isopropylique et de toluène
<EMI ID=21.1>
On met la polymérisation en oeuvre à une température de 80[deg.]C d'après le processus décrit dans l'exemple 1. On effectue aussi la préparation et l'application de la composition et le durcissement du revêtement d'une façon , analogue à celle de l'exemple 1.
Le revêtement obtenu de couleur noire a des caractéristiques décoratives, protectrices et mécaniques analogues à celles qui sont décrites dans l'exemple 2.
EXEMPLE 8
On prépare la composition polyester en poudre suivante (parties en poids) :
Résine polyester saturée (voir tableau, formule 1) 100 Copolymère acrylique thermodurcissable contenant
<EMI ID=22.1>
On prépare au préalable le copolymère acrylique thermodurcissable susdit. On utilise à cet effet les réactifs suivants (% en poids) :
<EMI ID=23.1>
On effectue la copolymérisation des monomères à la température de déphlegmation du solvant (butanol), c'està-dire à 115-117[deg.]C, d'après le processus décrit dans l'exemple 1. On contrôle le taux de conversion des monomères par détermination de leur teneur en matière sèche. La copolymérisation est achevée lorsqu'un taux de conversion des mo-nomères de 95 % est atteint. Ensuite, on ajoute au mélange réactionnel 7,3 % en poids de paraformaldéhyde et l'on maintient le mélange à la température de déphlegmation du solvant jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de dégagement d'eau
(2 à 3 heures) . On élimine l'eau du système au moyen d'un décanteur Dean-Stark. Le produit obtenu est une solution
de copolymère acrylique thermodurcissable contenant des groupements méthylol réactionnels et possédant les caractéristiques suivantes :
<EMI ID=24.1>
Viscosité spécifique (solution à 0,5 % dans
<EMI ID=25.1>
On effectue la préparation et l'application de la composition ainsi que le durcissement du revêtement d'une façon analogue à celle de l'exemple 1. Le revêtement obtenu de coloration vert clair a des propriétés décoratives, protectrices et mécaniques analogues à celles qui ont été décrites dans l'exemple 2.
EXEMPLE 9
On prépare la composition polyester en poudre suivante (parties en poids) :
Résine polyester saturée (voir le tableau, formule 3) 100 Copolymère acrylique thermodurcissable contenant
<EMI ID=26.1>
On prépare au préalable le copolymère acrylique thermodurcissable susdit. A cet effet, on utilise les substances suivantes (% en poids) :
<EMI ID=27.1>
On place dans un réacteur lesdits monomères, le solvant (acétate de butyle) pris à raison de 60 % de la quantité totale et un quart de la solution d'amorceur
(peroxyde de benzoyle)dans la quantité restante d'acétate de butyle. On porte le contenu du réacteur à 80-85[deg.]C et on charge la deuxième portion de la solution de peroxyde de benzoyle dans l'acétate de butyle.
On amène ensuite le contenu du réacteur jusqu'à
<EMI ID=28.1>
réactionnel à cette température pendant deux heures. On charge ensuite la troisième portion de la solution de peroxyde de benzoyle dans l'acétate de butyle, on abandonne le mélange réactionnel pendant deux heures, après quoi on charge la dernière et quatrième portion de la solution de peroxyde de benzoyle dans l'acétate de butyle et on abandonne le mélange réactionnel pendant encore une heure. On achève la copolymérisation après avoir atteint un taux de conversion du monomère égal à 90 %. Le produit obtenu est une solution de copolymère acrylique thermodurcissable contenant des groupements glycidyle réactionnels, ayant les caractéristiques suivantes :
<EMI ID=29.1>
Viscosité spécifique (solution dans le dioxanne
<EMI ID=30.1>
On effectue la préparation, l'application de la composition et le durcissement du revêtement d'une façon analogue à celle de l'exemple 1.
Le revêtement obtenu de couleur verte a des propriétés décoratives, protectrices ou mécaniques analogues à celles qui sont décrites dans l'exemple 2.
EXEMPLE 10
On prépare la composition polyester en poudre suivante (parties en poids) :
Résine polyester saturée (voir tableau, formule 1) 100 Copolymère acrylique thermodurcissable contenant
<EMI ID=31.1>
On prépare au préalable le copolymère acrylique thermodurcissable susdit. A cet effet on utilise les substances suivantes (% en poids) :
<EMI ID=32.1>
Mélange d'alcool isopropylique et de toluène
<EMI ID=33.1>
On prépare au préalable une solution à 5 % d'amorceur (dinitrile d'acide isobutyrique) dans un mélange de solvant (alcool isopropylique et toluène). Ensuite on place dans un réacteur la quantité calculée de monomère, la partie restante du mélange de solvant et un quart de la solution d'amorceur. En agitant soigneusement on amène le mélange à 80[deg.]C. On ajoute la partie restante de la solution d'amorceur par portions égales à trois reprises toutes les deux heures. On effectue la copolymérisation jusqu'à un
taux de conversion du monomère de 90 %.
On effectue la préparation de la composition, on, l'applique et on réalise le durcissement du revêtement d'une façon analogue à celle de l'exemple 1. Le revêtement obtenu de couleur blanche a des propriétés décoratives, protectrices et mécaniques analogues à celles qui sont décrites dans l'exemple 2.
EXEMPLE 11
Pour permettre une comparaison avec la composition suivant l'invention, on prépare la composition polyester en poudre suivante (parties en poids) :
Résine polyester saturée (voir tableau,formule 3) 100 Copolymère acrylique thermoplastique d'acrylate
de butyle (58 % en poids) et d'éther vinyliso-
<EMI ID=34.1>
Dans le cas considéré, le copolymère acrylique thermoplastique d'acrylate de butyle-éther vinylisobutylique est un produit sous la forme d'une solution à 50% dans
<EMI ID=35.1>
(Production de BASF, République Fédérale allemande). On effectue la préparation et l'application de la composition ainsi que le durcissement du revêtement d'une façon analogue à celle de l'exemple 1.
Le revêtement obtenu de couleur blanche a un
éclat inférieur à celui du revêtement obtenu suivant l'exemple 2. Le revêtement considéré a une résistance aux chocs de
50 kgf.cm, une résistance à la flexion de 5 mm, une résistance à l'étirage de 7 à 8 mm, une adhérence plus faible
à une surface métallique de 450 gf/cm. Résistance à l'action de l'humidité (conditions de l'essai : hydrostat : 40[deg.]C;
100 % d'humidité) : après 600 heures de maintien dans ces conditions, la surface métallique sous le revêtement commence à être attaquée par la corrosion.
EXEMPLE 12
Pour permettre une comparaison avec la composition suivant l'invention, on prépare la composition polyester
en poudre suivante (parties en poids) :
<EMI ID=36.1>
<EMI ID=37.1>
On effectue la préparation et l'application de la composition ainsi que le durcissement du revêtement d'une façon analogue à celle de l'exemple 1. Le revêtement obtenu de couleur blanche a des propriétés décoratives, protectrices et mécaniques analogues à celles qui sont décrites dans l'exemple 11 et qui sont sensiblement inférieures aux propriétés du revêtement suivant l'exemple 2.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple , et bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.