Brevet FR2072048A1 — publié le 19710924

L'invention concerne un procédé de durcissement d'enduits et de revêtements pigmentés au moyen de radiations électromagnétiques caractérisé par le fait que l'on fait agir le rayonftement émis par une lampe à vapeur de mercure à haute pression sur des enduits et 5 des revêtements qtii contiennent des résines synthétiques polyméri-sables ou durcissables par condensation. A l'aide de rayons ultra-violets, on peut durcir des revêtements formés de certains polyesters qui sont enrichis avec un additif spécial sensible aux rayons -un sensibilisateur- convenant 10 à ce durcissement par radiation. Ces polyesters ne contiennent pas les durcisseurs usuels du type peroxyde ni les accélérateurs usuels et constituent une matière pure à un seul constituant. Des sensibilisateurs de ce genre sont décrits par exemple dans le brevet allemand n2 1 247 024 et dans le brevet belge n2 714 605. 15 Par la revue " Industrie-Lackierbetrieb mars 1969, pages 85 à 91, il est connu que le proHème principal, dans le durcissement au moyen de rayons ultra-violets, réside dans le fait que, jusqu'à présent, on peut seulement durcir des peintures, enduits, bouche-pores et mastics qui sont transparents ou tout au 20 plus glacés. Par contre, on ne peut pas durcir, par l'action de rayons ultra-violets, les matières pigmentées à base de polyester. Les revêtements ou enduits restent mous et collants, car l'absorption des rayons ultra-violets par les pigments empêche, dans une large mesurejl'action du sensibilisateur et que les radicaux né-25 cessaires à la polymérisation ne se forment pas. Les émetteurs de rayons ultra-violets, par exemple les lampes fluorescentes superactiniqu.es et les lampes à vapeur de mercure à basse pression, servent principalement à la prégélifieation de revêtements de peinture, «fin d1 éliminer les bulles d'air et de faire-30 aussi sortir à la surface la paraffine contenue dans la peinture de polyester. Il est vrai que l'énergie rayonnante de ces lampes suffit à la prégélifieation, mais le durcissement complet dure très longtemps. On peut obtenir un durcissement plus rapide avec les lampes à vapeur de mercure à haute pression, que l'on utilise, 35 pour cette raison, pour le durcissement complémentaire des peintures prégélifiées et pour le durcissement direct de mastics de polyester non pigmentés et sensibilisés au rayonnement ultra—violet 70 46214 2 2072048 Lee possibilités d * application de lampes émettrices de rayons ultra-violets au durcissement de revêtements sont faibles et, jusqu'à présent j elles sont restées limitées à des matières à base de polyester qui contiennent des sensibilisateurs spéciaux pour 5 rayons ultra-violets. De façon surprenante, la Demanderesse a mis au point un procédé permettant de durcir sous l'action de radiations électromagnétiques des enduits et des revêtements pigmentés à base de résines synthétiques durcissables par condensation ou de polyesters 10 insaturés et de monomères copolymérisables, qui contiennent en outre un durcisseur du type peroxyde et un accélérateur, procédé qui, contrairement à l'opinion admise chez les spécialistes, ouvre à la lampe à.vapeur de mercure à haute pression des possibilités d'utilisation technique plus générales et plus larges, le procédé 15 est caractérisé par le fait que l'on utilise comme source de rayonnement électromagnétique une lampe à vapeur de mercure à haute pression. Le procédé est limité aux lampes à vapeur de mercure à haute pression. Les autres sources de rayonnement émettant des rayons 20 ultra-violets, par exemple les lampes fluorescentes superactiniqu.es et les lampes à vapeur de mercure à basse pression, ne peuvent pas servir au procédé de durcissement selon l'invention. Pour la pratique du procédé selon l'invention, on utilise de préférence une lampe à vapeur de mercure à haute pression compor-25 tant une enveloppe de quartz ou de verre au quartz, la surface de quartz ou de verre au quartz atteignant une température de service supérieure à 40Q2C, mais de préférence comprise entre 600 et 9002C. Cette température s'établit dans le verre au quartz lorsqu'il existe au voisinage immédiat de la lampe un coussin d'air immobile 30 à 3002C au moins, mais de préférence à 4002C au moins. Les lampes à vapeur de mercure à haute pression sont connues dans la technique et il n'est pas nécessaire de les décrire davantage. Le rayonnement émis contient, outre la fraction ultra-violette, des rayons à plus grande longueur d'onde. 35 D'après l'opinion actuelle des spécialistes, la lampe à va peur de mercure à haute pression émettant des rayons ultra-violets pourrait seulement servir à durcir des revêtements de polyester 70 46214 5 2072048 non pigmentés et contenant en outre un sensibilisateur. Il est d'autant plus surprenant que, par le procédé selon l'invention, on puisse durcir complètement tous les revêtements et enduits qui contiennent des résines synthétiques polymérisables ou durcissa-5 blés par condensation. les enduits et revêtements qui contiennent des résines synthétiques polymérisables sont réalisés à partir de matières qui contiennent des polyesters insaturés et au moins un monomère insaturé (X , (b -oléfinique copolymérisable. Des agents de revête-10 ment de ce genre sont connus par les ouvrages classiques "Polyesters and their Applications", (Bjorksten, Tovey, Harker et Hen-ni.ng, New York, Reinhold Publishing Corporation, 1956) et "Polyester Hesins" (Lawrence, Hev York, Reinhold Publishing Corporation, 1960). 15 Les matières à base de polyester contiennent habituellement des durcisseurs du type peroxyde, des accélérateurs du type des sels métalliques ou des aminés ou éventuellement encore des acti-veurs appropriés. Ce sont des matières à deux constituants qui se gélifient au bout d'un temps de stockage déterminé. Pour prolonger 20 le temps de stockage jusqu'à quelques jours, dans le procédé selon l'invention,, on durcit de préférence des revêtements réalisés à partir de matières à base de polyester qui contiennent de préférence des peroxydes ayant taxe température d'amorçage supérieure à 402C. Des peroxydes de ce genre sont par exemple le peroctoate de 25 butyle tertiaire, le perisononanate de butyle tertiaire et le diperisononanate(2,5) de 2,5-diméthylhexane. On ne pouvait pas prévoir que les couches de revêtement à base de polyester durcies par le procédé selon l'invention puissent être dépourvues de sensibilisateur spécial pour rayons ultra-violets. Les couches de 30 revêtement de polyester durcies par le procédé selon l'invention peuvent avantageusement aussi être pigmentées, c'est-à-dire qu'elles servent de véhicule à des pigments de nature minérale ou organique et/ou à des charges. Sous l'action des rayons émis par la lampe à vapeur de mer-35 cure à haute pression, les revêtements pigmentés de polyester durcissent en quelques secondes en donnant un revêtement extrêmement dur. Le film a un bon pouvoir couvrant, il résiste à la rayure, 70 46214 4 2072048 il résiste dans une large mesure aux solvants et il résiste aux agents chimiques. Par contre, une peinture de polyester pigmentée qui contient un durcisseur du type peroxyde et un accélérateur ne durcit com-5 plètement, à la température ambiante, qu'au bout de 12 à 24 heures. le procédé de durcissement selon l'invention est applicable aussi à des enduits ou revêtements de polyester qui sont formés d'au moins deux couches dont l'une contient le peroxyde et l'autre l'accélérateur. On obtient tout aussi bien l'effet de durcissement 10 quand la couche contenant le peroxyde ne contient pas de polyester mais un autre liant quelconque pour peintures. Les enduits ou revêtements qui contiennent des résines synthétiques durcissables par condensation sont réalisés à partir d'une matière de revêtement qui nécessite : 15 a) un acide comme catalyseur de durcissement ou b) des polyisocyanates pour le durcissement. Les deux types de matière de revêtement peuvent contenir des pigments colorés. On a trouvé que par le procédé selon l'invention, il est possible de durcir complètement de telles couches de 20 revêtement en quelques secondes, de façon qu'elles résistent à la rayure et puissent être empilées. En. surmontant les préjugés des spécialistes',' l'application du procédé selon l'invention permet pour la première fois d5ouvrir aux lampes à vapeur de mercure à haute pression une large possibi-25 lité industrielle d'application technique, ce qui constitue un progrès technique appréciable. Les exemples suivants -servent à mieux expliquer l'invântiouo E5CBHPES 1 • Avl moyen d'une machine à couler P on forme-sur im panneau de 2 30 copeaux agglomérés uné couche de 100 à 150 g/m • d'une matière de revêtement à base de polyester, pigmentée en blanc et contenant § 25 à 30 parties en poids d'une solution à 70$, dans le styrène, d'une résine insaturée commerciale de polyester qui devient brillante au séchage-. 35 10 parties en poids de styrène, 8 parties en poids de dioxyde de titane 17 parties en poids de toluène, BAD ORIGINAL 70 46214 5 2072048 15 parties en poids d'une solution très visqueuse contenant 10$ de nitrocellulose dans de l'acétate de "butyle, 15 parties en poids d'acétate de butyl, 1,5 partie en poids d'une solution de naphténate de cobalt à 5 1$ de cobalt, 2 parties en poids de peroctoate de butyle tertiaire. Après un temps d'évaporation de 3 minutes, on irradie le panneau revêtu pendant 45 secondes, au moyen d'une lampe à vapeur de mercure à haute pression, la tension de fonctionnement de la lampe 10 est de 1400 V, la puissance nominale de 2000 ¥. La température de la paroi de rayonnement de la lampe à vapeur de mercure à haizte pression est de 7002C, la distance entre le revêtement et la lampe est de 20 cm, la puissance absorbée est de 0,9 W/cm de surface irradiée. 15 On obtient un revêtement blanc, dur, résistant à la rayure. Aux fins de comparaison, on irradie la même matière de revêtement, après coulée, au moyen d'une lampe à vapeur de mercure à basée pression. Dans ce cas, même après plusieurs minutes d'action du rayonnement, il ne se produit aucun durcissement du revêtement. 20 II reste mou et collant. Il ne se produit pas de polymérisation. EXEMPLE 2 On compare le comportement de la matière de revêtement décrite à l'exemple 1 à celui d'autres matières de revêtement de composition analogue qui dérivent de l'exemple 1, en utilisant une lampe 25 à vapeur de mercure à haute pression et une lampe à vapeur de mercure à basse pression. - Expérience 1 : On répète l'exemple 1 et on coule la quantité indiquée sur un panneau de copeaux agglomérés. 30 - Expérience 2 : On répète l'exemple 1, avec cette différence qu'au lieu du peroctoate de butyle tertiaire, on utilise la même quantité d'éther isopropylique de benzoïne comme sensibilisateur. On coule également la même quantité que dans l'exemple 1. 35 - Expérience 3 : On répète l'exemple 1, avec cette différence que l'on omet le peroctoate de butyle tertiaire. On coule sur le panneau la mêm* quantité fue dans l'exeaple 1. 70 46214 6 2072048 10 15 -Expérience 4 : On répète l'exemple 1, avec cette différence que l'on omet de dioxyde de titane dans le mélange de revêtement. On coule le vernis incolore en quantité égale à celle qui est indiquée à l'exemple 1. -Expérience 5 t On répète l'exemple 1,avec cette différence que l'on omet le dioxyde de titane et le peroctoate de butyle tertiaire. En revanche, on utilise, dans l'agent de revêtement, 2 parties en poids d1éther isopropylique de benzoïne comme photosensibilisateur. On coule également la même quantité que dans l'exemple 1. -Expérience 6 : On répète l'exemple 1, avec cette différence que l'on omet le dioxyde de titane et le peroctoate de butyle tertiaire. Sur le panneau, on coule la même quantité que dans l'exemple 1. les résultats sont récapitulés au tableau suivant : TABLEAU 20 25 : Lampe à Hg à haute ï Durcissement : pression, 45 s î complet X Lampe à Hg à basse s Durcissement ? : : Expérience : Î1 : 2 : 3 : 4 : 5 : 6 : •:— : pression, 45 s : Lampe à Hg à basse : pression, 10 mn î complet Durcissement complet - : - î 30 35 Légendes : Durcissement complet - : oui = + ; non « -, De chaque expérience, on fait trois coulées. On irradie l'une des coulées pendant 45 secondes avec une lampe à vapeur de mercure à haute pression, comme indiqué à l'exemple 1. On irradie également la deuxième coulée pendant 45 secondes avec une lampe à vapeur de mercure à basse pression,de3afaçon indiquée à l'exemple 1 Enfin,on irradie la troisième coulée pendant 10 minutes, également avec une lampe à vapeur de mercure à basse pression. Le résultat montre que lorsqu'on effectue l'irradiation avec une lampe à Tapeur de mercure à haut* pression, des vernis 70 46214 7 2072048 incolores contenant du peroxyde et du sel de eo"balt (expérience 4) ou du photosensibilisateur (expérience 5) durcissent bien. Mais, dans le cas de mélanges pigmentés, le mélange contenant le peroxyde et le sel de cobalt (expérience 1) durcit seul. Quand on 5 utilise une lampe à vapeur de mercure à basse pression, on n'obtient un résultat qu'au bout de 10 minutes, et seulement pour un mélange non pigmenté qui contient du photosensibilisateur (expérience 5)• Il est surprenant de constater que, lorsqu'on utilise une lampe à vapeur de mercure à haute pression, même un mélange 10 pigmenté qui contient du photosensibilisateur au lieu d*un peroxyde ne durcit pas. Ce résultat était imprévisible, ce qui démontre bien que l'invention impliquait une véritable activité inventive. EXEMPLE 3 Sur un panneau de copeaux agglomérés, on coule avec une ma-15 chine à couler une couche primaire comprenant : 25 parties en poids d'acétate de butyle, 10 parties en poids de 2-méthoxyéthanol, 20 parties en poids de peroxyde de cyclohexanone contenant 10$ d'eau, 20 2 parties en poids d'une solution très visqueuse comprenant iO$ de nitrocellulose dans de l'acétate de butyle, 43 parties en poids d'une solution à 75$ d'une résine insaturée de polyester dans l'acétate de butyle. Après séchage à l'air, on applique par dessus la couche pri- 25 maire au moyen d'une machine à couler à raison dë 100 à 150 g/m , une matière de revêtement pigmentée à base de polyester comprenant: 25 à 30 parties en poids d'une solution à 70$, dans le styrène, d'une résine insaturée commerciale de polyester qui devient brillante au séchage, 30 10 parties en poids de styrène, 8 parties en poids de dioxyde de titane, 17 parties en poids de toluène, 15 parties en poids d'une solution très visqueuse contenant 10$ de nitrocellulose dans l'acétate de butyle, 35 15 parties en poids d'acétate de butyle, 1,5 partie en poids d'une solution de naphténate de cobalt contenant 1$ de cobalt. Dans les conditions indiquées à l*exemple1, après un temps d1 évaporation de 1 minute, on irradie pendant 45 secondes le panBAD ORIGINAL ^ 70 46214 8 2072048 neau revêtu avec une lampe à vapeur de mercure à haute pression. Le revêtement durci obtenu est dur, résiste à la rayure et peut être empilé. . EXEMPLE 4 ' 5 Sur un panneau de copeaux agglomérés portant une couche pri- maire, on coule, à raison de 100 g/m , au moyen d'une machine à couler, une peinture pigmentée durcissable à l'acide qui comprend s 39 $ d'une solution commerciale dans le xylène (60$) d'une résine alkyde modifiée par l'huile de soja qui a une teneur 10 moyenne en huile, soit 40$, 14 parties en poids d'une résine commerciale urée/formaldéhyde (à 60$ .dans un. mélange butanol-xylène 1:1), 15 parties en poids de dioxyde de titane, 1 partie en poids d'une bentonite modifiée par un composé 15 d'ammonium quaternaire, 3 parties en poids d'une pâte de cire, 0,6 $ d'une solution d'huile de silieone à 1$, 5 parties en poids de xylène, 5 parties en poids d'acide para-ooluènesulfonique. 20 On adopte le processus de durcissement suivant : tout d'abord évaporer à l'air pendant 45 secondes, puis sécher pendant 60 secondes à 702C dans un four à circulation d'air, puis pendant 60 secondes à 100&C dans un four à circulation d'air. Ensuite, on irradie pendant 30 à 40 secondes avec une lampe à vapeur 25 de mercure à haute pression. Les conditions d'irradiation sont les mêmes que dans l'exemple 1. Après ee traitement, les panneaux sont durs, résistent à la rayure et peuvent être empilés. EXEMPLE 5 On coule à raison de 150 à 180 g/® - sur tm panneau de eo-30 peaux agglomérés, une peinture pigmentée durcissable au moyen de polyisocyanates et comprenant : 33 parties en poids d'une solution commerciale dans le xylène (60/î) d'une résine alkyde modifiée par des huiles végétales non siccatives, qui a une teneur en huile de 35$, 35 35 parties en poids de dioxyde de titane, 5 parties en poids d'agent de matité 3 parties en poids d'une solution à 1$ d'huile de silieone? 22 parties en poids de solvant (xylène, acétate de butyle), 10 parties en poids d'un isocyanate polyfonctionnel aromatique-aliphatique (à 60$ dans l'acétate de butyle). BAD ORIGINAL 70 46214 9 2072048 le processus de durcissement est le suivant : laisser évaporer pendant 2 minutes, puis préchauffer pendant 5 minutes à 602C dans un four à circulation d'air, puis traiter encore pendant 3 minutes à 1002C dans un four à circulation d'air et^finalement, irradier pendant 1 minute avec une lampe à vapeur de mercure à haute pression, les conditions d'irradiation correspondent à celles de l'exemple 1. la surface durcie est dure, résiste à la rayure et supporte l'empilage. 70 46214 10 2072048 RETEJTDICATIOHS 1.- Procédé de durcissement, au moyen de radiations électromagnétiques, de revêtements ou enduits pigmentés à base de polyesters insaturés et de monomères copolymérisables contenant en outre 5 un durcisseur du type peroxyde et un accélérateur, ou à "base de résines synthétiques durcissables par condensation, caractérisé par le fait que l'on utilise comme source de radiations électromagnétiques une lampe à vapeur de mercure à haute pression. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait 10 qu'on utilise line lampe à vapeur de mercure à haute pression dont l'enveloppe de quartz ou de verre au quartz transparente aux rayons ultrâ-violets- a une température de service supérieure à 4002Q, de préférence de 600 à 9002C. 3.- Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé par 15 le fait que l'on fait agir les rayons sur des revêtements de polyester qui contiennent des durcisseurs du type peroxyde ayant une température d'amorçage supérieure à 4020. 4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on fait agir le rayonnement sur des revêtements 20 de polyester qui contiennent du peroctoate de butyle tertiaire, du perisononânate de butyle tertiaire ou du diperisononanate(2,5) de 2,5-dimétbylhexane. 5.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on fait agir les rayons émis par la lampe à va- 25 peur de mercure à haute pression sur des revêtements pigmentés formés d'une matière de revêtement à deux constituants qui contient un durcisseur acide. 6.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on fait agir l.es rayons émis par la lampe à va- 30 peur de mercure à haute pression sur des revêtements pigmentés formés d'une matière de revêtement à deux constituants qui contient un polyisocyanate comme durcisseur» bad original