Brevet FR2209818A1 — publié le 19740705

La présente invention concerne un procédé de fabrication de peinture pulvérulente, à partir de peinture en solution ou en dispersion dans un solvant organique. On sait qu'il existe deux grands types de procédés de fabrication de ce type de peinture, d'une part, par fusion et, d'autre part, par atomisation ou pulvérisation en présence d'air chaud. C'est au deuxième type de procédé que l'invention se rattache. Suivant le procédé d'atomisation connu, on effectue tout d'abord une opération dite d'empâtage, qui consiste à incorporer le pigment à un liant à base de résine en solution ou en dispersion dans un solvant, puis on dilue le mélange obtenu, en y ajoutant soit du solvant pur, soit une solution ou une dispersion moins concentrée du liant dans ce solvant. Puis cette préparation est pulvérisée dans une chambre dans laquelle circule un courant d'air chaud, de façon à provoquer une évaporation du solvant et une séparation des particules solides devant constituer la peinture pulvérulente. A la sortie de cette chambre, le courant d'air, de solvant vaporisé et de particules solides passe dans un séparateur, par exemple du type cyclone, qui permet d'effectuer une séparation des particules solides et des gaz. Un tel procédé présente quelques inconvénients dont les principaux sont les suivants : tout d'abord au niveau de la fabrication de la peinture en solution ou en dispersion, il peut etre difficile de dissoudre la résine dans les solvants chlorés utilisés, de sorte que les peintures obtenues ont une tèneur faible en extrait sec, ce qui conduit obligatoirement à des rendements faibles lors de l'opération d'atomisation. Au niveau de l'opération de pulvérisation ou d'atomisation de la peinture en solution, le rendement reste faible du fait de la valeur peu élevée des extraits secs (15 à 25 7o). Par ailleurs les solvants chlorés utilisés, tels que trichloréthylène, trichloréthane ou chlorure de mé thylène,. sont toxiques et leur manipulation est délicate.Ces solvants chlorés étant toxiques il est nécessaire de travailler à basse température, moins de 100"C par exemple et en général entre 50 et 70"C, ce qui ne permet pas d'extraire la totalité du solvant et se traduit ultérieurement par I'apparition d'un phénomène de bullage lors de la réticulation de la poudre sur l'objet à peindre. Enfin, il est très difficile de récupérer les solvants après leur séparation des particules de peinture, étant donné leur vitesse d'évaporation élevée. Le but de l'invention est de perfectionner ce procédé de fabrication de façon à remédier aux divers inconvénients mentionnés ci-dessus, et notamment permettre l'utilisation de solvants autres que les solvants chlorés, d'améliorer les rendements et d'obtenir un produit de qualité particulièrement satisfaisante. Ce résultat est obtenu grâce à la caractéristique suivante: on introduit simultanément dans l'appareil la préparation de peinture en solution ou en dispersion et une quantité déterminée d'eau, cette eau formant avec le solvant contenu dans la préparation de peinture un mélange azéotrope dont la température d'ébullition est inférieure à celle du solvant pur, et l'on choisit la température d'entrée du gaz chaud de façon à établir dans l'enceinte d'évaporation une température voisine de la température d'ébullition de l'azéotrope. Suivant une autre caractéristique, à la sortie de l'appareil d'évaporation, on fait passer le mélange particules, azéotrope sous forme gazeuse et air en excès, dans un premier séparateur à la sortie duquel le mélange eau-solvant est refroidi pour séparer l'eau du solvant, tandis que les particules sont recueillies à la sortie de ce séparateur. La quantité d'eau à introduire dans l'appareil d'évaporation ou de séchage en meme temps que la préparation de peinture- en solution ou en dispersion est déterminée en fonction de la nature du solvant et de la composition du - lange azéotrope. De préférence, l'eau est introduite dans-une proportion qui correspond à peu près à la composition de cet azéotrope ou en excès par-rapport à cette composition. L'invention va être décrite plus en détail en se référant au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple et sur lequel - la Fig. 1 est une vue très schématique d'une installation permettant la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention; - la Fig. 2 est une vue également très schématique d'une variante dé cette installation. On voit sur ce dessin une installation qui comprend principalement un poste I de préparation d'une solution de peinture, un appareil d'évaporation 2 précédé d'un dispositif 3 de pulvérisation ou d'atomisation convenable, et un poste de séparation 4 constitué par exemple par un appareil du type "cyclone". Dans l'exemple représenté, la solution de peinture est mélangée à une quantité d'eau déterminée, avant son introduction dans l'appareil d'évaporation. Ce mélange peut s'effectuer soit dans un poste spécial, soit en introduisant simultanément la solution de peinture et l'eau par des conduits 5 et 6 dans le dispo sitif de pulvérisation 3 disposé à la partie supérieure de l'appareil et muni d'une buse 7. Dans la chambre d'évaporation pénètre par ailleurs un courant d'air chaud ou autre gaz convenable. Dans l'exemple représenté, cet air chaud est introduit par un conduit annulaire 8 qui entoure la buse 7 de pulvérisation de l'émulsion peinture-eau. On peut de façon avantageuse ajouter à l'air un gaz inerte tel que azote ou gaz carbonique, de façon à améliorer les conditions de sécurité. Comme expliqué ci-dessus, lors de la mise en contact de la solution de peinture et de l'eau, cette dernière forme avec le solvant un mélangeazéotrope binaire ou ternaire, dont la température d'ébullition est inférieure à la températureture d'ébullition du solvant. A titre d'exemple, si la température d'ébulli tondu solvant est de l'ordre de 114 à 117 du (méthylisobutylcétone) latempé- rature d'ébullition du mélange azéotrope peut etre de l'ordre de 889G Le mélange azéotrope se vaporise dans l'appareil 2, ce qui libère les particules solides de peinture. n est important de signaler que lors de cétte évaporation du mélange azéotrope, le refroidissement qui en résulte est suffisant pour amener les particules de peinture à une température suffisamment basse pour qu'elles ntadliè rent pas les unes aux autres et ne s'agglomèrent pas. Le mélange qu3. sort de l'appareil Z est envoyé au séparateur 4 à la partie inférieure duquel est recueillie, la peinture pulvérulente. Le mélange gazeux qui sort à la partie supérieure du séparateur 4 est envoyé dans un dispositif réfrigérant 9 qui permet de réaliser la séparation de l'eau et du solvant qui sont ainsi récupérés. On a représenté à la Fig. 2, un deuxième mode de réalisation d'un appareil permettant la mise en oeuvre d'un procédé suivant l'invention Dans ce mode de réalisation, la peinture en solution ou en dispersion dans un solvant est pulvérisée seule à- la partie supérieure de l'appareil par un dispositif analogue à celui représenté sur la Fig. 1. - L'air pénètre comme précédemment par un conduit annulaire. L'eau destinée à former un azéotrope avèc le solvant est introduite dans l'enceinte d'évaporation par un conduit 10, et entraînée par un courant d'air compriméfourni par un conduit 11. Cette eau est projetée vers le haut par au moins une buse 12, à contre-courant par conséquent du flux de peinture. Malgré cette différence dans l'agencement relatif de ses diverses parties, l'appareil fonctionne dans l'ensemble comme décrit ci-dessus à propos du premier mode de réalisation. Parmi les autres variantes possibles, il est clair que lton pourrait inverser les arrivées d'eau et de peinture, cette dernière étant projetée vers le haut à partir d'une buse analogue à la buse 7, tandis que l'eau serait pulvérisée vers le bas à partir de la partie supérieure de l'appareil. D'autres dispositiapeuvent par ailleurs être envisagées. Le procédé s'applique à des peintures en solution ou en dispersion dans des solvants susceptibles de donner avec l'eau des azéotropes binaires ou ternaires. Titre non limitatif on peut indiquer parmi ces solvants les cétones, les acétates, les solvants nitrés, les alcools, les hydrocarbures aromatiques, certains solvants chlorés. Les solvants que l'on utilisera de préférence sont ceux qui donnent un azéotrope riche en solvant de manière à obtenir un rendement intéressant et dont la solubilité dans l'eau å froid est faible afin de diminuer au maximum les pertes de solvant et permettre une récupération aisé de ce dernier. On citera de façon plus précise comme solvants auxquels le procédé peut etre appliqué - cétones méthyléthylc étone méthylis obutylcétone cyclohexanone diisobutylcétone - acétates acétate d'isopropyle d'isobutyle " de butyle normal de propyle normal " d'amyle secondaire de de butyle secondaire - solvants nitrés 1 - nitropropane Z - nitropropane - alcools alcool éthylique isopropylique butylique " amylique secondaire - hydrocarbures aromatiques benzène toi mène xylène - solvants chlorés dichlor éthane t richloréthylène Par ailleurs, les liants auxquels les pigments sont incorporés peuvent être des résines telles que les résines époxydiques, polyesters, acryliques, de polyuréthane, les résines silicones ou tout autre liant susceptible d'être utilisé sous forme de poudre. L'invention va être précisée ci-dessous dans divers exemples, parmi lesquels le premier se réfère à la technique antérieure tandis que les exemples deux et trois correspondent au procédé selon l'invention. Exemple 1 Composition de la peinture en solution (en pourcentage, en poids) Résine époxydique 12,6 Chlorure de méthylène 80 Butyral polyvinylique 0,4 Agent de tension 0, 1 Oxyde de titane 6, 3 Dicyandiamide 0, 6 Ce mélange est broyé en milieu solvant de chlorure de méthy lène, dans un broyeur à billes, jusqu'à une finesse de 9 à la jauge de North. Atomisation de la peinture La peinture est introduite seule dans l'atomiseur et pulvérisée dans la chambre de séchage. Température d'entrée de l'air de séchage : 70"C. Température de sortie : 50"C. Caractéristiques de la poudre Perte à chaud : ( 1 7o (après chauffage pendant 20 mn à 110 > C) Granulométrie: comprise entre 5 et L00z. La poudre est appliquée au pistolet électrostatique sur une tôle d'acier de 8/10e de mm d'épaisseur placée à 180du pendant 30 mn Aspect du film après polymérisation : Bullage très important. Exemple 2 Peinture blanche à base de résine époxydique: Résine époxydique 20 Méthylisobutylcétone (MIBK) 30 Butyral polyvinylique 1 Agent de tension 0, 2 Oxyde de titane 16, 2 Dicyandiamide 1, 6 Ce mélange est broyé jusqu a l'obtention d'une finesse de 9 à la jauge de North, puis incorporé aux produits suivants Résine époxydique 12 Méthylisobutylcétone (MIBK) 19 Plus additifs divers permettant d'améliorer l'aspect. Atomisation de la peinture La peinture sous agitation est introduite dans un atomiseur (type Niro) en même temps que l'eau à raison de 8 parties en poids de peinture pour 1 partie d'eau. La température d'entrée de l'air de séchage est de 140 -145 C. La température de sortie du mélange gazeux est de 60 -70"C. Caractéristiques de la poudre Perte à chaud : ( 1 % (après chauffage pendant 20mn à llO"C) Granulométrie : comprise entre 5 et 100/A. La poudre est appliquée au pistolet électrostatique sur une tôle d'acier de 8/10e de mm d'épaisseur placée à 180"C,.pendant 30mn. Aspect du film après polymérisation Brillant, tendu, pas de bullage. Composition de l'azéotrope MIBK 78, 7 eau 21,3 température d'ébullition : 88"C solubilité à 20"C :- eau dans le solvant 1, 9 solvant dans l'eau 1, 7 Rendement de l'opération Le rendement de l'opération d'atomisation est d'environ 98 %. Exemple 3- - Peinture noire à base de résineépoxydique Résine époxydique 15 Cyclohexanone 30 Butyral polyvinylique 1, 2 Agent de tension 0, 2 Charge àbasede carbonate de calcium 5,8 Dicyandiamide 2, 0 Carbon black special IV 0, 8 Ce mélange est broyé jusqu'à obtention d'une finesse de l'ordre de 9, 5 à la jauge de North. Puis on ajoute les produits suivants Résine époxydique 25 Cyclohexanone 20 Atomisation de la peinture La peinture sous agitation est introduite dans l'atomiseur à raison de 2 parties de peinture pour 1 partie d'eau. La température d'entrée de l > air de séchage est de 150-155 C, La température de sortie est de 65.7500. Caractéristiquesde la poudre Perte à chaud : CI 1 % (20mn, 110 C) Granulométrie: comprise entre 5 et 100 . La poudre est appliquée au pistolet électrostatique sur une tôle d'acier de 8/10 de mm d'épaisseur et placée à 180 C pendant 30mn. Aspect du film polymérisé Brillant et tendu, pas de bullage. Composition de l'azéotrope Cyclohexanone 53, 5 Eau 46, 3 Température d'ébullition: 94 C Solubilité à 20 C : eau dans le solvant: soTvant dans l'eau: 2,4 Rendement de l'opération Le rendement de l'opération d'atomisation est d'environ 98 ?io. On remarque donc que le procédé suivant l'invention permet d'utiliser des solvants à point d'ébullition relativement élevé dans lesquels les peintures se dissolvent facilement, et que l'adjonction d'eau pulvérisée dans des proportions convenables permet d'abaisser sensiblement la température nécessaire pour réaliser la séparation de ces solvants et des particules de peinture. Par tailleurs, l'expérience montre que la peinture obtenue est de qualité sensiblement améliorée et qu'en particulier tout phénomène de bullage est éliminé du fait de la teneur résiduelle très faible en solvant. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'une peinture pulvérulente, suivant lequel on prépare une peinture en solution ou en dispersion, puis on pulvérise cette préparation dans un appareil d'évaporation ou de séchage dans lequel circule un courant de gaz chaud, pour vaporiser le solvant et le séparer des particules de peinture, caractérisé en ce qu'on introduit simultanément dans l'appareil la préparation de peinture et une quantité déterminée d'eau, cette eau formant avec le solvant contenu dans la préparation de peinture un mélange azéotrope dont la température d'ébullition est inférieure à celle du solvant pur, et l'on choisit la température d'entrée du gaz chaud de façon à établir dans l'enceinte d'évaporation une température voisine de la température d'ébullition de l'azéotrope. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit une quantité d'eau qui correspond à peu près à la proportion de cette eau dans la composition de l'azéotrope. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit une quantité d'eau supérieure à celle qui correspondrait à la proportion d'eau dans la composition de l'azéotrope. 4 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'après avoir séparé le solvant des particules de peinture, on refroidit le mélange solvant plus eau pour réaliser la séparation et la récupération de ces deux constituants. 5 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on prépare une émulsion de peinture et d'eau et l'on pulvérise cette émulsion dans l'enceinte de séchage. 6 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on introduit séparément l'eau et la peinture dans enceinte de séchage. 7 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on introduit l'eau dans l'enceinte de séchage, au moyen d'un gaz comprimé, à contre-courant par rapport au flux de peinture. 8 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le gaz chaud comprend de l'air et un gaz inerte tel que azote ou gaz carbonique. 9 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant un poste de préparation d'une peinture en solution ou en dispersion, un poste de séchage, des moyens de pulvérisation de ladite solution dans l'enceinte de séchage et un poste de séoaration'de la peinture pulvérulente et du mélange solvant-gaz chaud, caractérisé en ce qu'il comprend de plus des moyens pour pulvériser dans l'enceinte de séchage une quantité déterminée d'eau, en même temps que l'on introduit dans cette enceinte la pré paration de peinture et un gaz chaud.