Procédé de préparation de gels stables La présente invention a pour objet un procédé de préparation de gels stables, insolubles, destinés à être dispersés dans des compositions d'enduction, par exemple dans une composition d'enduction qui sera appliquée sur une surface, en utilisant des, outils tels que des brosses, rouleaux, etc.
Ces gels ont en général une résistance importante au cisaillement et une excellente stabilité de résis tance à la coagulation lorsqu'on utilise ces gels en combinaison avec des compositions d'enduction con nues. Une fois à l'état de combinaison, les particules du gel conservent leur identité individuelle sous for me de dispersion dans la composition jusqu'à l'en- duction finale appliquée à la surface désirée.
Lorsque les gels préparés par le procédé selon la présente invention sont inclus dans des composi tions d'enduction connues (matière de base) telles que des peintures, ces gels ne sont pas détruits par attaque chimique ou dissolution dans, la matière de base. En outre, la propriété des particules du gel de conserver leur identité distincte sous. forme de disper sion ou de suspension dans, la matière de base, n'est pas altérée par la durée de la ,période de repos. Les propriétés précédentes, et d'autres encore qui devien dront apparentes à la lecture du présent exposé, montrent l'excellente stabilité des particules du gel.
Durant l'application du mélange de gel dispersé dans la matière de base, à la surface sur laquelle ce mélange doit être appliqué, les particules de gel résistent aux effets des forces normales de cisaille ment. Donc, les particules ne vont pas se répandre ni former des striures dans la matière de base, mais elles gardent leur identité distincte dans l'enduit final. Cette propriété des gels est particulièrement impor tante dans les cas où le moyen classique d'applica tion, comme l'enduction à la brosse ou au rouleau, soumet la surface des particules à une contrainte de cisaillement relativement élevée.
On peut aisément incorporer les gels obtenus par le procédé selon l'invention, présentant des cou leurs uniques ou des couleurs multiples, dans toute composition d'enduction appropriée pour produire un effet monochrome ou polychrome selon une con figuration marbrée ou tachetée dans toute l'étendue de la matière de base lorsqu'on applique le mélange comme enduit d'une surface. La quantité du ou des gels à ajouter à la matière de base dépend de l'effet et de l'aspect désirés, et on peut faire varier cette quantité dans une large gamme de proportions.
En outre, bien que les dimensions des particules du gel soient grandement régies par le procédé mis en oeu- vre pour mélanger le gel à la matière de base, le genre de structure du gel et les degrés de gélification atteints ont également une influence sur la dimension particulaire. En ce qui concerne le procédé de mé lange, tout moyen habituel à la profession ;peut être appliqué.
Ce procédé est caractérisé en ce qu'on mélange une matière organique filmogène avec une substance colorante, en ce qu'on ajoute à ce mélange un sol vant de la matière filmogène, un agent apte à faire prendre le gel en présence du solvant, cet agent étant soluble dans le solvant, et un organo-polysiloxane liquide, ce dernier contenant de 1,1 à 2,5 radicaux hydrocarbonés par atome de silicium. Selon une forme particulière de préparation,
on produit un gel du type à l'huile (dans lequel le sol vant utilisé est organique) pour servir en mélange avec des compositions d'enduction connues, du type de la couleur à l'eau, telles que des peintures à l'eau (dans lesquelles le solvant est de l'eau). On mélange une substance colorante, par exemple de pigments, avec la matière filmogène, on ajoute ensuite au mé lange un ou des solvants organiques appropriés, un ou des agents aptes à faire prendre le gel et un poly- siloxane liquide. On laisse ensuite la composition résultante se gélifier.
Il est important d'effectuer avec soin le choix de l'agent apte à faire ,prendre le gel. L'agent doit appar tenir à un type apte à faire prendre le gel en pré sence du solvant utilisé. Par exemple, des solvants possédant une polarité élevée, tels que des alcools et des cétones alkyliques, exercent une action pepti- sante sur certains agents de gélification, tels que l'octoate d'aluminium, et ils empêchent donc la for mation du gel.
On a constaté qu'il est avantageux de diluer le polysiloxane liquide avec tout solvant approprié avant de l'ajouter au mélange. Comme diluants ap propriés, on peut citer la plupart des hydrocarbures aliphatiques ou aromatiques, des solvants chlorés, l'acétone et la méthyléthylcétone.
Selon une variante du présent procédé, on peut fabriquer un gel du type à l'eau pour servir dans les peintures et d'autres compositions d'enduction du type à l'huile, en mélangeant par exemple une subs tance colorante en fines particules à de l'eau, puis en ajoutant au mélange une matière filmogène solu ble dans l'eau, l'agent de gélification et une émulsion aqueuse de polysiloxane liquide,
par de.s procédés classiques d'incorporation par agitation.
La quantité de chaque ingrédient à ajouter dans les procédés précédemment exposés dépend large ment du résultat recherché et de considérations éco nomiques. Bien que la chaleur ne soit pas essentielle pour la fabrication du gel, l'application de cette cha leur aide à la formation du gel et réduit habituelle ment la quantité d'agent de gélification nécessaire. On peut également inclure dans le mélange des sicca tifs qui sont communément utilisés dans, la profession pour la préparation de compositions d'enduction, la quantité et le genre de siccatifs à utiliser dépendant du produit recherché.
Bien qu'on puisse utiliser de l'octoate de zinc comme agent favorisant la réenductibilité de la sur face à enduire, il vaut mieux en général éviter d'utili ser cet octoate de zinc en raison de la possibilité de la production de faibles quantités d'hydrogène dans le mélange du gel et de la composition @ d'enduction.
Les organo-polysiloxanes liquides portent, de préférence, des radicaux hydrocarbonés tels que les radicaux méthyle, phényle et vinyle, les radicaux étant présents dans le rapport de 1,1 à 2,5 radicaux hydrocarbonés par atome de silicium.
Des exemples de polysiloxanes sont le poly-di- méthylsiloxane et le poly-méthylphénylsiloxane. Les expressions huiles de silicones et résines de silicones sont d'un usage courant dans la profession pour re présenter ces polysiloxanes ;
ces produits, sont fabri qués à l'échelle industrielle par les Sociétés Dow- Corning Corporation et Général Electric Com pany . Alors qu'on a d'habitude considéré dans le ,passé les silicones comme n'étant pas appropriés pour ser vir à préparer des peintures et autres compositions similaires d'enduction, l'utilisation de silicones dans les nouveaux gels constitue une caractéristique re marquable de cette invention. Le silicone forme une barrière répulsive entourant les particules du gel.
Cette barrière évite que la surface des particules sé parées du gel soit enrobée et, par conséquent, mas quée par la composition d'enduction adjacente mal gré le fait que la réunion des deux constituants for mant la couche de finition finale fournit une pellicule complète et ininterrompue couvrant la surface sous- jacente.
Les matières organiques filmogènes que l'on peut utiliser ,pour fabriquer les gels sont des résines ou des huiles connues; parmi elles il y a des résines natu relles et des résines synthétiques, thermoplastiques et thermodurcissables, et des huiles réactives siccatives et semi-siccatives. Il existe un grand nombre de rési nes et d'huiles différentes appropriées pour la fabri cation de ces gels.
Comme résines thermodurcissables, c'est-à-dire des résines qui polymérisent ou se sèchent pour deve nir solides par application de la chaleur et/ou d'un catalyseur, on peut citer des résines à groupes poly esters, des résines du type alkyde, du type phéno- lique, du type mélamine, du type urée, du type ani- line-formaldéhyde, du type crésylique, etc., ainsi que leurs combinaisons.
Comme résines thermoplastiques, c'est-à-dire des résines dont la viscosité peut être notablement ré duite sous l'influence de la chaleur ou d'un solvant, on peut citer les résines du type styrène, du type acé tal, les résines acryliques, cellulosiques, d'indène et de coumarone, des polyterpènes, des polymères d'éthylène, des.
fluorocarbures, des polyuréthanes, des polyurées, des biurets, des polyamides, des poly- carbonates, des polymères de propylène, du caout chouc synthétique et des dérivés caoutchouteux, des polymères et copolymères vinyliques, ainsi que des mélanges des copolymères et des solutions des rési nes précitées.
Des exemples de résines naturelles sont du type caséine, damars, batou, des copals, des gommes ac- croïdes, de la gomme laque, de l'ambre, de la résine naturelle de pin ou de la colophane, des asphaltes, des cachous et des zéines.
Des exemples d'huiles siccatives sont l'huile de tung, l'huile d'oiticica, l'huile de lin, l'huile die pé- rilla, et de l'huile de ricin déshydratée, alors qu'on peut citer comme huiles semi-siccatives, l'huile de soja, de l'huile de hareng d'Amérique et d'autres huiles de poisson.
Comme solvants appropriés pour la fabrication de gels du type à l'huile on peut citer n'importe quel solvant organique mais, de préférence, les hy drocarbures aliphatiques et aromatiques.
Pour utiliser des substances colorantes pour co lorer les gels, il faut particulièrement tenir compte de la stabilité de la couleur dans le gel et de l'apti tude du colorant à se mélanger à la matière filmo- gène. Comme colorants, on peut donc utiliser des pigments, des colorants organiques ou minéraux.
Des métaux et alliages en paillettes ou en poudre fine sont particulièrement appropriés comme pig ments en raison de leurs propriétés chimiques ou effets anticorosifs. Des exemples de pigments ou de colorants sont le noir de carbone, le bleu d'outre mer, du minium, des jaunes de chrome, de l'oxyde de chrome, de la terre de Sienne brûlée, des pig ments organiques tels que le rouge de Para et le jaune de Hansa G, et des laques, alors que des exem ples<B>de</B> métaux et alliages sont l'aluminium, le cui vre, le nickel et le bronze. Dans le cas du bronze qui, on le sait,
s'oxyde facilement par exposition à l'atmo sphère ordinaire, l'action protectrice du polysiloxane permet d'éviter une telle oxydation.
Les agents de gélification pour le gel du type à l'huile peuvent être choisis parmi les savons métalli- ques, les argiles de bentonite, les huiles de ricin hy drogénées et leurs mélanges ; comme agents de géli- fication pour les gels du type à l'eau il y a des sels minéraux comme le carbonate de sodium, le borate de sodium et les chlorures de sodium, de potassium d'aluminium, de zinc, et d'ammonium ;
et des com posés organiques comme l'alphanaphtyl-résorcinol et le rouge Congo. L'agent choisi doit être soluble dans 1e solvant utilisé pour fabriquer le gel. Comme pré cédemment mentionné, l'agent choisi pour servir à préparer le gel est un agent qui fait prendre le gel en présence du solvant utilisé.
Les types et variétés de gel que l'on peut prépa rer selon le présent procédé sont excessivement nom breux. Pour la préparation des compositions d'en- duction on peut utiliser un ou plusieurs gels, en quantités dictées par l'effet recherché, pour produire des effets de marbrure ou de tachetures monochro mes ou polychromes, en tenant particulièrement compte de la stabilité du ou des gels dans la ma tière de base.
La quantité de gel à mélanger à la matière de base est habituellement comprise entre 1 % et 10 % en poids par rapport au produit final, bien que le pourcentage choisi puisse comprendre plusieurs gels de couleurs différentes.
Il a été constaté que certaines compositions d'en- duction, par exemple des peintures auxquelles on incorpore les gels, provoquent l'enrobage et le mas- quage des particules du gel par la composition lors de l'application à une surface, ce qui réduit et même détruit dans certains cas l'effet de marbrure et de tacheture du gel.
On croit que l'effet nuisible de ces compositions est dû au type et à la concentration des agents mouillants présents dans la composition. Bien que la plupart des compositions d'enduction convien nent au mélange avec des gels, il faut s'assurer que la composition d'enduction convient bien pour pro duire les résultats. recherchés, en particulier lorsque les agents mouillants présents dans la composition ont un degré élevé d'activité ou existent à une forte concentration.
<I>Exemple 1</I> On prépare un mélange comprenant les ingré dients cités ci-dessous en broyant tout d'abord les pigments dans la résine. Puis on ajoute les, solvants, les siccatifs, les agents de gélification et l'huile de silicone, tout en agitant, au mélange de résine et de pigments ; puis on applique de la chaleur au mélange au moyen d'un bain-marie pour favoriser la forma tion du gel.
EMI0003.0065
Parties
<tb> Ingrédients <SEP> en <SEP> poids
<tb> Résine <SEP> à <SEP> l'huile <SEP> <SEP> moyenne <SEP> <SEP> alkydephta lique <SEP> <B>......... <SEP> ..............</B> <SEP> 140,0
<tb> TiO2 <SEP> <B>...................... <SEP> .....</B> <SEP> 22,0
<tb> CaCOs<B>...................</B> <SEP> .<B>........</B> <SEP> 43,0
<tb> Toluène <SEP> .......................... <SEP> 25,0
<tb> Essences <SEP> minérales <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 61,5
<tb> Octoate <SEP> d'aluminium <SEP> (agent <SEP> de <SEP> réglage <SEP> du
<tb> gel) <SEP> <B>.............. <SEP> <SEP> <SEP> ..... <SEP> * <SEP> .
<SEP> * <SEP> * <SEP> ' <SEP> '</B> <SEP> 5,0
<tb> Naphténate <SEP> de <SEP> cobalt <SEP> (contenant <SEP> 6'% <SEP> de
<tb> métal) <SEP> <B>...... <SEP> ..........</B> <SEP> 0,8
<tb> Naphténate <SEP> de <SEP> zirconium <SEP> (contenant <SEP> 6 <SEP> 0/0
<tb> de <SEP> métal) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,8
<tb> Naphténate <SEP> de <SEP> ,plomb <SEP> (contenant <SEP> 24 <SEP> 1% <SEP> -de
<tb> métal) <SEP> ........................ <SEP> 1,5
<tb> Polydiméthyl <SEP> - <SEP> siloxane <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> <B>...</B> <SEP> 6,5 On ajoute 10 parties du gel coloré précédent à 90 parties d'une peinture noire d'acétate de poly vinyle en incorporant le gel de façon à provoquer la rupture de ce gel en petites particules soigneuse ment dispersées et mises en suspension dans la peinture.
Le mélange résultant est appliqué à une surface plate de bois et on laisse sécher. Une fois sèches, les particules colorées en blanc du gel se présentent net tement et montrent une identité de couleur distincte, la surface de ces particules n'étant nullement influen cée par la base noire servant de fond.
<I>Exemple 2</I> On prépare un gel comme dans l'exemple 1 avec la différence que le mélange est constitué des ingré dients suivants
EMI0003.0075
Parties
<tb> Ingrédients <SEP> en <SEP> poids
<tb> Résine <SEP> à <SEP> l'huile <SEP> <SEP> moyenne <SEP> <SEP> alkydephta lique <SEP> <B>................... <SEP> ......</B> <SEP> 140,0
<tb> TiO2 <SEP> ............................ <SEP> 20,0
<tb> Bleu <SEP> de <SEP> phtalocyanine <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1,0
<tb> CaC03.<B>...........................</B> <SEP> 44,0
<tb> Toluène <SEP> .......................... <SEP> 25,0
<tb> Essences <SEP> minérales <SEP> <B>.......</B> <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> 61,5
<tb> Octoate <SEP> d'aluminium <SEP> (agent <SEP> de <SEP> réglage
<tb> du <SEP> gel) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 5,0
EMI0004.0001
Naphténate <SEP> de <SEP> cobalt <SEP> (contenant <SEP> 6 <SEP> % <SEP> de
<tb> métal) <SEP> ........................ <SEP> 0,8
<tb> Naphténate <SEP> de <SEP> zirconium <SEP> (contenant <SEP> 6 <SEP> 0/0
<tb> de <SEP> métal) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>.......</B> <SEP> 0,8
<tb> Naphténate <SEP> de <SEP> plomb <SEP> (contenant <SEP> 24 <SEP> % <SEP> de
<tb> métal) <SEP> <B>...... <SEP> .......
<SEP> ......</B> <SEP> 1,5
<tb> Polyméthyl-phényl-siloxane <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 6,5 On ajoute 10 ,parties du gel coloré précédent à 90 parties d'une peinture blanche normale d'acétate de polyvinyle en suivant le mode opératoire indiqué à l'exemple 1.
Lorsqu'on applique le mélange par des procédés d'enduction à la brosse, au pistolet ou au rouleau, on obtient des surfaces constituées d'un fond blanc dans lequel sont dispersées au hasard et nettement définies des particules de gel de couleur bleu vert, chaque particule colorée étant nettement définie, séparée l'une de l'autre et ne présentant au cun signe d'enveloppement de sa surface par la pein ture blanche de base.
A part la couleur, l'effet est similaire à celui obtenu dans l'exemple 1, même en faisant appel à chacun des trois procédés d'enduction ou d'application. <I>Exemple 3</I> On fabrique de la manière suivante un gel à base aqueuse contenant, en parties en poids, 30 parties d'alcool polyvinylique hydrolysé à 80,%, 20 parties de TiO,, 30 parties d'argile,
70 parties d'eau et 10 parties d'un silicone émulsionné contenant 30% de matières solides.
On broie les pigments dans l'eau puis on intro duit par simple agitation la matière résineuse et l'émulsion de silicone. On chauffe le tout entre 700 C et 1000 C jusqu'à ce que le gel prenne la structure appropriée.
Après refroidissement, on ajoute 10 paities du gel coloré précédent à 90 parties d'une peinture verte comportant une résine alkyde modifiée par une tech nique usuelle de mélange qui provoque la rupture du gel en petites particules intimement dispersées et mises en suspension sous forme de particules colo rées individuelles dans la peinture de base.
On applique le mélange résultant sur une surface plane de bois et on laisse sécher. Une fois, sèches, les particules de couleur blanche se présentent nette ment et gardent leur identité distincte de couleur, leur surface exposée n'étant nullement affectée par le fond de peinture grise.
<I>Exemple 4</I> On suit le mode opératoire de l'exemple 1 pour préparer un gel ayant la composition suivante
EMI0004.0046
Parties
<tb> Ingrédients <SEP> en <SEP> poids
<tb> Résine <SEP> à <SEP> l'huile <SEP> <SEP> moyenne <SEP> <SEP> alkydephta lique <SEP> .......................... <SEP> 140,0
<tb> T'02 <SEP> <B>............... <SEP> ............</B> <SEP> 22,0
<tb> CaCO3 <SEP> .......................... <SEP> 43,0
EMI0004.0047
Hydrocarbure <SEP> aromatique <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 21,5
<tb> Hydrocarbure <SEP> aliphatique <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> _ <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 61,5
<tb> Octoate <SEP> d'aluminium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 5,0
<tb> Naphténate <SEP> de <SEP> cobalt <SEP> (contenant <SEP> 6 <SEP> % <SEP> de
<tb> métal) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> _ <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,8
<tb> Naphténate <SEP> de <SEP> zirconium <SEP> (contenant <SEP> 6 <SEP> %
<tb> de <SEP> métal) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,8
<tb> Naphténate <SEP> de <SEP> plomb <SEP> (contenant <SEP> 24'% <SEP> de
<tb> métal) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> <B>......</B> <SEP> 1,5
<tb> Polydiméthyl-siloxane <SEP> . <SEP> .... <SEP> ........... <SEP> 10,0 On obtient des résultats comparables lorsqu'on utilise le gel comme dans l'exemple 1.