(Invention due à M. D. Boutier. )' Le problème de la couverture des maté riaux d'origine minérale ou organique par des films adhésifs et plastiques a déjà reçu de nombreuses solutions. La première et la plus simple consiste à opérer sur des surfaces sè ches et nettes de toute impureté avec un pro duit d'enrobage d'une fluidité suffisante pour se répartir uniformément.
Ce résultat est ob tenu en portant la surface, préalablement net toyée, ainsi que le liant à une température convenable, généralement assez élevée, si on ne fait. appel à des solvants volatils qui, après l ur évaporation, laissent. un film consistant sur la surface traitée.
D'autres solutions ont été proposées pour revêtir les surfaces humides, en mélangeant au liant des composés chimiques qui absorbent l'eau, de façon à, l'ôter de ladite surface pour la répartir dans la masse du liant et ainsi l'éliminer lentement vers l'extérieur.
On a. trouvé que cette élimination de l'eau de la surface des matériaux mêmes souillés de poussière et de boue pouvait. se faire bru talement, par un moyen physico-chimique.
L'application de ce moyen physico-chimi que constitue la base de la présente invention. Celle-ci a pour objet un procédé pour obtenir la bonne adhésion d'un enduit sur des maté riaux solides d'origine minérale oui organique, même lorsque la surface de ceux-ci est hu mide, lequel procédé est caractérisé par le fait qu'avant l'application de l'enduit, on traite le matériau solide à,
la fois avec des substan ces polaires constituées par des composés organiques à poids moléculaire élevés et avec des substances minérales basiques réagissant avec les substances polaires et aptes à assurer l'orientation des groupements polaires des- dites substances vers la surface des matériaux.
En cas de surface humide, grâce à, l'action du système substances polaires- substances mi nérales, l'eau est chassée de la surface à, recou vrir et. celle-ci se recouvre immédiatement d'un revêtement adhésif et insensible à l'ac tion de l'eau sur lequel peuvent alors se fixer des liants hydrocarbonés, par exemple, qui permettent aux éléments minéraux ainsi re-. vêtus de se souder entre eux. Les substances polaires sont, de préfé rence, des composés organiques contenant au moins 7 atomes de carbone, une fonction car boxyle (COOII) et au moins une fonction phénolique.
Les enduits qu'il s'agit de faire adhérer sur les matériaux solides sont le plus souvent des enduits hydrocarbonés constitués par tous les produits naturels ou industriels contenant des hydrocarbures solides à la tem pérature ordinaire. Les substances polaires peuvent être mises en aeuvre sous forme de solutions ou de sus pensions dans des liquides à faible tension superficielle et à faible viscosité. Les substan ces minérales basiques peuvent également, pour leur utilisation, être mises en suspension dans de tels liquides.
Ces liquides ont la propriété d'imprégner facilement les surfaces à revêtir même lors qu'elles sont souillées de poussières ou de boue.
On décrira plus particulièrement ci-après l'application du procédé selon l'invention au revêtement des matériaux par des liants hy- drocarbonés, étant entendu que ce procédé peut s'appliquer à l'obtention d'une bonne adhésivité, sur des sumfaces de toutes natures, d'enduits de toutes origines et compositions.
Parmi les substances organiques polaires ou produits contenant de telles substances, utilisables pour réaliser l'invention, on peut citer notamment: les acides organiques de la série grasse, soit à l'état pur, soit sous leur forme indus trielle ou en mélanges industriels, comme celui connu sous la dénomination de résine liquide scandinave ou taloil; les résidius du traitement des huiles et graisses tels que les goudrons d'os ou a les brais stéariques, qui renferment des composés orga niques de poids moléculaire élevé possédant une ou plusieurs fonctions carboxyle;
ces mêmes produits chlorés ou sulfonés, soit naturellement, soit par un traitement in- dustriel; les acides résiniques, abiétiques ou humi ques à l'état pur ou sous forme de mélanges industriels; ces mêmes produits sulfonés ou chlorés, et les sels de ces produits sulfonés ou chlorés;
les goudrons et les huiles obtenus par dis tillations des houilles à haute ou basse tem pérature, pétroles naturels, lignites, tourbes, schistes, bois, etc., et spécialement les huiles dont la température de distillation sous pres sion normale est comprise entre 250 et 4501 C, ainsi que les produits extraits par lavage des- dites huiles avec des acides (acide sulfurique, par exemple) ou des bases (soude, potasse, ammoniaque, par exemple) et neutralisation subséquente des eaux de lavage. Ces substan ces sont, en effet, des mélanges complexes con tenant, en particulier,
des corps organiques à poids moléculaire élevé formés soit par des radicaux à plus de 7 atomes de carbone por tant une ou plusieurs fonctions phénoliques (phénols supérieurs chimiquement encore in complètement définis) soit. par des radicaux à phis de 10 atomes de carbone portant une ou plusieurs fonctions carboxyliques (acides naphténiques et analogues).
Parmi les substances minérales basiques nécessaires à la réalisation du procédé con viennent particulièrement les hydroxydes et sels ionisables de caractère basique des métaux des groupes II et III de la classification pé riodique.
Parmi les liquides à faible tension super ficielle et à faible, viscosité, la titulaire recom mande spécialement: les huiles, soit purifiées, soit sous forme de produits techniques provenant de la dis tillation fractionnée de goudron de bois, de pétrole, de schistes, de tourbes, de lignites ou de houille, notamment les huiles volatiles dis tillant, sous pression normale, à une tempéra ture inférieure à. 270 C;
les saponines, sapo naires et les substances naturelles en conte nant, comme le bois de Panama, employés en solution aqueuse ou alcoolique, les amines et particulièrement celles à chaînes longues comme les éthanolamines, les éthylanilines et leurs dérivés, spécialement les aminoacides et amino-alcools ainsi que les produits natu rels ou artificiels qui en contiennent parmi lesquels nous citerons les résidus obtenus dans la fabrication du sucre de betteraves aux di vers stades de la. fabrication.
Parmi les produits qui peuvent être utili sés pour appliquer un enduit. sur des maté riaux solides, par le procédé suivant l'inven tion, on peut citer plus particulièrement: les hydrocarbures lourds de toutes ori gines, provenant des goudrons de houille, de schistes, de lignites, de tourbes, de bois, du pé trole, tels qu'ils sont obtenus par distillation directe ou fractionnée et par tout autre pro cédé de condensation des hydrocarbures (souf flage par l'air, traitement acide ou basique ménagé, séparation par solvants sélectifs) les produits naturels comme les bitumes et asphaltes;
les produits industriels tels que les résines et matières plastiques synthétiques des divers types (phénoplastes, résines de coumarone, ré sines d'indène ou de styrolène, résines glycéro- phtaliques, résines de polyvinyle, etcJ.
Ces produits peuvent être employés en mélange entre eux ou avec d'autres subs tances. .
La concentration des corps polaires ou des substances minérales basiques par rapport au liant peut être variable et aller de un pour mille à vingt pour cent.
La mise en oeuvre du procédé selon l'in vention peut l'effectuer à chaud ou à froid, à l'aide tous moyens appropriés.
Voici des exemples de mise en aeuvre élu- dit procédé.
Exemple <I>I:</I> Enrobage de matériaux minéraux pour les travaux routiers.
Dans un malaxeur d'un type quelconque, une bétonnière ordinaire par exemple, que l'on maintient en marche pendant toute l'opéra tion, on introduit 100 kg de matériaux dont la nature et la granulométrie sont appro priées au travail à exécuter, comportant, par suite, des éléments ayant un calibre allant. de 10 cm à quelques centièmes de millimètre.
On réchauffe ces matériaux à une température d'environ 50 C, par tout. procédé connu, y compris le chauffage par injection de vapeur vive, on ajoute 200 grammes d'hydroxyde de calcium du commerce, puis 2 kg d'un mélange comprenant 100 grammes d'acide sulfo-naph- toïque et 1"9 kg de goudron de houille, on termine l'opération par l'addition de 4 kg de liant constitué par du bitume de pénétration 180/200. On obtient sur chaque élément mi néral, quelles qu'en soient les dimensions, un enrobage parfaitement adhésif qui résiste à.
tout. frottement soit à sec, soit dans l'eau chaude ou froide.
Exemple <I>II:</I> Dans les mêmes conditions que pour l'exemple I, on introduit dans la bétonnière d'abord 100 kg d'un mélange de pierrailles de sable et de filler, puis 50 g de baryte hydra tée commerciale et ensuite 0,500 kg d'un mé lange, contenant. 50 g d'acide sulfo-anthroî- que, 10 g de triéthanolamine et 440 g d'huile moyenne de houille;
après dispersion de ce mélange liquide sur les éléments minéraux, on réchauffe par de la. vapeur vive et on termine en versant 5 kg d'un liant compor tant 80 parties de bitume de pétrole pour 20 parties de goudron de houille du type routier.
Exemple <I>III:</I> Dans la même bétonnière que dans les exemples 1 et l1, on introduit 100 kg d'un mélange minéral complexe, puis 100 g de cul face basique d'alumine, ensuite 600 g d'un mélange de 60 g de résine liquide: scandinave, 10 g d'alcool amylique de fermentation dans 1M g d'huile de houille phénolique déphé- nolée, on termine en versant 5 kg de liant constitué par 4 kg de goudron routier épais et 1 kg de bitume de pénétration 150/200.
L'opération a été faite entièrement à la teni- pérature ambiante, sans autre réchauffage que celui du liant qui a été porté à une tem pérature comprise entre 60 et 80 C. Exemple <I>IV:</I> L'opération d'enrobage est exécutée dans les mêmes conditions que dans l'exemple 111, le liant étant constitué par un cut-back amÉ- ricain. Exemple <I>V:
</I> Dans un mélangeur, on introduit 100 kg de filler calcaire auquel on mélange 5 kg d'une solution aqueuse de baryte à 5 %, puis on ajoute 3 kg d'un mélange constitué -par parties égales d'huile moyenne de houille et.
d'huile anthracénique de la. qualité claire à 4 C contenant des phénols supérieurs à. plus <B>do</B> 7 atomes de carbone, on disperse alors dans la masse 2 kg de goudron de houille du type semi-épais, on réchauffe par de la, va peur vive et on termine l'opération par addi tion de 8 kg de bitume de pétrole ou d'un cut-back épais. <I>Exemple</I> VI: Laquage de surface.
On badigeonne une plaque métallique d'abord avec un lait de chaux à 5 % de chaux, puis avec une solution à 10 % d'acide oléique dans le benzol, et on applique,
à la brosse un vernis à base de résine synthétique (phéno- plaste, par exemple). G.e vernis adhérera for tement sur la surface métallique, même non décapée.
<I>Exemple VII:</I> La même opération que dans l'exemple VI est faite sur une plaque de bois en remplaçant l'acide oléique par de l'acide linoléique.
(Invention due to M. D. Boutier.) The problem of covering materials of mineral or organic origin with adhesive and plastic films has already received numerous solutions. The first and the simplest consists in operating on dry surfaces free from any impurities with a coating product of sufficient fluidity to be distributed uniformly.
This result is obtained by bringing the surface, previously cleaned, and the binder to a suitable temperature, generally quite high, if one does not do so. use of volatile solvents which, after evaporation, leave. a consistent film on the treated surface.
Other solutions have been proposed for coating wet surfaces, by mixing the binder with chemical compounds which absorb water, so as to remove it from said surface to distribute it in the mass of the binder and thus slowly eliminate it. outwards.
We have. found that this removal of water from the surface of even materials soiled with dust and mud could. be done suddenly, by a physicochemical means.
The application of this physico-chemical means which constitutes the basis of the present invention. This relates to a process for obtaining good adhesion of a coating on solid materials of mineral or organic origin, even when the surface thereof is wet, which process is characterized by the fact that before applying the coating, the solid material is treated with,
both with polar substances consisting of organic compounds of high molecular weight and with basic mineral substances reacting with polar substances and capable of ensuring the orientation of the polar groups of said substances towards the surface of the materials.
In the event of a wet surface, thanks to the action of the polar substances-mineral substances system, water is driven from the surface to, cover and. this is immediately covered with an adhesive coating and insensitive to the action of water on which can then be fixed hydrocarbon binders, for example, which allow the mineral elements thus re. dressed to weld together. The polar substances are preferably organic compounds containing at least 7 carbon atoms, a carboxyl function (COOII) and at least one phenolic function.
The coatings to be adhered to solid materials are most often hydrocarbon coatings made up of all natural or industrial products containing hydrocarbons which are solid at ordinary temperature. The polar substances can be used in the form of solutions or suspensions in liquids with low surface tension and low viscosity. The basic mineral substances can also, for their use, be suspended in such liquids.
These liquids have the property of easily impregnating the surfaces to be coated even when they are soiled with dust or mud.
The application of the process according to the invention to the coating of materials with hydrocarbon binders will be described more particularly below, it being understood that this process can be applied to obtaining good adhesiveness, on surfaces of all types, coatings of all origins and compositions.
Among the polar organic substances or products containing such substances, which can be used for carrying out the invention, there may be mentioned in particular: organic acids of the fatty series, either in the pure state or in their industrial form or in industrial mixtures, such as that known under the name of Scandinavian liquid resin or taloil; residues from the treatment of oils and fats such as bone tars or stearic pitches, which contain high molecular weight organic compounds having one or more carboxyl functions;
these same chlorinated or sulphonated products, either naturally or by industrial treatment; resin, abietic or humic acids in the pure state or in the form of industrial mixtures; these same sulfonated or chlorinated products, and the salts of these sulfonated or chlorinated products;
tars and oils obtained by distillation of coal at high or low temperature, natural oils, lignites, peat, shale, wood, etc., and especially oils whose distillation temperature under normal pressure is between 250 and 4501 C, as well as products extracted by washing said oils with acids (eg sulfuric acid) or bases (eg sodium hydroxide, potash, ammonia) and subsequent neutralization of the washing water. These substances are, in fact, complex mixtures containing, in particular,
high molecular weight organic bodies formed either by radicals with more than 7 carbon atoms carrying one or more phenolic functions (higher phenols chemically still not completely defined) or. by radicals with phis of 10 carbon atoms carrying one or more carboxylic functions (naphthenic acids and the like).
Among the basic mineral substances necessary for carrying out the process are particularly suitable hydroxides and ionizable salts of basic character of metals of groups II and III of the periodic classification.
Among the liquids with low surface tension and low viscosity, the incumbent especially recommends: oils, either purified or in the form of technical products coming from the fractional distillation of wood tar, petroleum, shale, peat, lignite or coal, in particular volatile oils which distillate, under normal pressure, at a temperature below. 270 C;
saponins, saponaries and natural substances containing, such as Panama wood, used in aqueous or alcoholic solution, amines and particularly those with long chains such as ethanolamines, ethylanilines and their derivatives, especially amino acids and amino- alcohols as well as natural or artificial products which contain them, among which we will cite the residues obtained in the manufacture of beet sugar at the various stages of the. manufacturing.
Among the products that can be used to apply a plaster. on solid materials, by the process according to the invention, mention may be made more particularly of: heavy hydrocarbons of all origins, coming from coal tars, shales, lignites, peat, wood, oil , as they are obtained by direct or fractional distillation and by any other process of condensation of hydrocarbons (air blowing, mild acid or basic treatment, separation by selective solvents) natural products such as bitumens and asphalts;
industrial products such as resins and synthetic plastics of various types (phenoplasts, coumarone resins, indene or styrene resins, glycerophthalic resins, polyvinyl resins, etcJ.
These products can be used as a mixture with one another or with other substances. .
The concentration of polar bodies or basic mineral substances relative to the binder can be variable and range from one in a thousand to twenty percent.
The implementation of the method according to the invention can be carried out hot or cold, using any appropriate means.
Here are examples of implementation of said process.
Example <I> I: </I> Coating of mineral materials for road works.
In a mixer of any type, an ordinary concrete mixer for example, which is kept running throughout the operation, 100 kg of materials are introduced, the nature and size of which are appropriate for the work to be performed, comprising , consequently, elements having a caliber ranging. from 10 cm to a few hundredths of a millimeter.
These materials are heated to a temperature of about 50 C, throughout. known process, including heating by injecting live steam, 200 grams of commercial calcium hydroxide are added, followed by 2 kg of a mixture comprising 100 grams of sulfonaphthoic acid and 1 "9 kg of tar coal, the operation is completed by the addition of 4 kg of binder consisting of bitumen with 180/200 penetration. On each mineral element, whatever the dimensions, a perfectly adhesive coating is obtained which resists .
all. rubbing either dry or in hot or cold water.
Example <I> II: </I> Under the same conditions as for Example I, 100 kg of a mixture of sand and filler stones are first introduced into the concrete mixer, then 50 g of hydrated barite commercial and then 0.500 kg of a mixture, containing. 50 g of sulfoanthroic acid, 10 g of triethanolamine and 440 g of medium coal oil;
after dispersion of this liquid mixture on the mineral elements, it is heated with. live steam and one finishes by pouring 5 kg of a binder comprising 80 parts of petroleum bitumen for 20 parts of coal tar of the road type.
Example <I> III: </I> In the same concrete mixer as in Examples 1 and 11, 100 kg of a complex mineral mixture is introduced, then 100 g of base with basic alumina face, then 600 g of a mixture of 60 g of liquid resin: Scandinavian, 10 g of amyl alcohol from fermentation in 1M g of dephenolated phenolic coal oil, one finishes by pouring 5 kg of binder consisting of 4 kg of thick road tar and 1 kg of bitumen penetration 150/200.
The operation was carried out entirely at ambient temperature, with no other reheating than that of the binder which was brought to a temperature between 60 and 80 C. Example <I> IV: </I> The operation of The coating is carried out under the same conditions as in Example 111, the binder being constituted by an American cut-back. Example <I> V:
</I> In a mixer, 100 kg of limestone filler is introduced to which 5 kg of a 5% aqueous barite solution is mixed, then 3 kg of a mixture consisting of equal parts of average oil of coal and.
anthracene oil from the. clear grade at 4 C containing phenols greater than. plus <B> do </B> 7 carbon atoms, we then disperse in the mass 2 kg of coal tar of the semi-thick type, we reheat with salt, go scared and we finish the operation by adding of 8 kg of petroleum bitumen or a thick cut-back. <I> Example </I> VI: Surface lacquering.
We brush a metal plate first with a lime milk 5% lime, then with a 10% solution of oleic acid in benzol, and we apply,
with a brush a varnish based on synthetic resin (phenoplast, for example). The varnish will adhere strongly to the metal surface, even if it is not stripped.
<I> Example VII: </I> The same operation as in Example VI is carried out on a wooden plate, replacing oleic acid with linoleic acid.