Brevet FR2540880A1 — publié le 19840817

PEINTURE-DISPERSION A LA CHAUX ET SON PROCEDE DE PREPARATION La présente invention a pour objet une peinture-dispersion à la chaux en milieu aqueux et son procédé de préparation. Il n'existe pas commercialement de peinture en milieu aqueux contenant de la chaux en raison de la très mauvaise stabilité au stockage des mélanges aqueux contenant de la chaux. Le but de la Demanderesse a été de trouver une peinture à la chaux en milieu aqueux stable au stockage et aux rayons ultra- violets et présentant également une bonne filmogénéité. La peinture-dispersion à la chaux en milieu aqueux faisant l'objet de l'invention est une composition à base d'un liant, de matières pulvérulentes et d'adjuvants pour peinture aqueuse en dispersion, ladite composition étant caractérisée en ce que: le liant est constitué d'un copolymàre filmogène d'acrylate d'alkyle et d'un monomère éthylénique nonionogène en dispersion au sein d'un milieu aqueux stable à p H basique, ledit monomère éthylé- nique non ionogène étant tel que l'homopolymère correspondant audit monomère éthylénique non-ionogène présente un point de transition vitreuse compris entre 70 et 1700 C; - les matières pulvérulentes contiennent outre un ou des pigments, de la chaux aérienne éteinte présentant un faible indice d'hydraulicité; les adjuvants sont choisis parmi ceux qui sont stables à p H basique, et comprennent entre autres un agent stabilisant constitué par du D-sorbitol. On entend par "peinture-dispersion" une dispersion de consis- tance fluide aussi bien qu'une dispersion de consistance pâteuse ou semi-fluide telle qu'un enduit. Selon la Norme AFNOR T 30-001, on désigne par "matières pulvérulentes", les "substances solides, insolubles dans le milieu de suspension, finement divisées et dispersées dans ce milieu après mouillage " Dans le cas présent les matières pulvérulentes sont constituées par le ou les pigments et la chaux pour une dispersion fluide et en outre par des matières de charges telles que des carbonates pour une dispersion semi-fluide ou pâteuse. Toujours selon la Norme AFNOR T 30-001, on désigne par "adju- vants", "les substances éventuellement incorporées à faible dose 25.40880 dans les liants, vernis, peintures et, le cas échéant, enduits pour y développer certaines qualités propres à en améliorer, soit les conditions de fabrication ou/et de conservation ou/et d'applica- tion, soit certaines propriétés spécifiques " Dans le cas présent les adjuvants sont entre autres des agents dispersants, épaississants, stabilisants, anti-mousse, anti-gel, de coalescence, fongicides Le copolymère filmogàne entrant dans la composition du liant est obtenu à partir d'un acrylate d'alkyle et d'un monomère éthylé- nique non ionogène. Parmi les monomères éthyléniques non-ionogènes on peut citer les monomères vinylaromatiques tels que le styrène, les méthylsty- rènes, les vinyltoluènes; les méthacrylates d'alkyle tels que le méthacrylate de méthyle; l'acrylonitrile. Les acrylates d'alkyle pouvant être mis en oeuvre sont ceux dont l'homopolymère correspondant présente un point de transition vitreuse compris entre + 10 C et 60 OC. On peut citer les acrylates d'alkyle dont le groupe alkyle contient de 1 à 8 atomes de carbone et de préférence de 1 à 4 atomes de carbone. Les quantités respectives de monomère éthylénique non-tonogàne et d'acrylate d'alkyle à mettre en oeuvre sont choisies de telle manière que le copolymère obtenu présente un point de transition vitreuse compris entre 5 C et + 25 C. Les quantités de monomères à utiliser sont fonction de la nature desdits comonomères et de la température de transition vitreuse du copolymère désirée Lesdites quantités peuvent tre facilement déterminées en appliquant par exemple la formule de FOX donnée dans Bull An Phys Soc 1956, 1, 123. Ainsi: un copôlymère styrène-acrylate d'éthyle présente un point de transition vitreuse variant entre 00 C et 20 'C lorsque le rapport styrène/acrylate d'éthyle varie entre 26/74 et 45155; un copolymère styrène-acrylate de propyle présente un point de transition vitreuse variant entre 00 C et 20 C lorsque le rapport styrène/acrylate de propyle varie de 36/64 à 52/48; le polystyrène présentant un point de transition vitreuse de + C, le polyacrylate d'éthyle de 24 C et le polyacrylate de propyle de 37 C. Les valeurs de points de transition vitreuse indiquées sont celles mesurées selon la méthode dite "Differential scanning calorimetry" décrite par exemple par A Lambert dans "Polymer 10, 319, 1969 " Les dispersions aqueuses de copolymères de monomère éthyléni- que non ionogène et d'acrylate d'alkyle sont obtenues par polymé- risation en émulsion aqueuse desdits monomères éventuellement en mélange avec un monomère stabilisant au sein d'un milieu stable à p H alcalin. Ledit milieu de polymérisation comprend outre lesdits monomè- res, une phase aqueuse et divers adjuvants classiques de polyméri- sation en émulsion (catalyseurs, émulsifiants) ces derniers étant choisis parmi ceux qui sont stables en un milieu alcalin. On peut citer comme exemple de catalyseurs: les hydrdpero- xydes organiques tels que ceux de cumène, diisopropylbenzène, paramenthane les persulfates tels que ceux de sodium, potassium ou ammonium. Parmi les émulsifiants pouvant être présents on peut citer les- agents anioniques tels que: les sels d'acides gras, les alkylsul- fates, alkylsulfonates, arylsulfates, arylsulfonates, alkylaryl- sulfates, alkylarylsulfonates, les sulfosuccinates, les alkylphos- phates de métaux alcalins; les agents non-ioniques tels que les alcools gras polyéthoxylés, les alkylphénolpolyéthoxylés, les acides gras polyéthoxylés. La dispersion aqueuse de copolymère de monomère éthylénique non-ionogène et d'acrylate d'alkyle pourra contenir de 20 à 60 % en poids de matière sèche et de préférence de 40 à 55 % en poids de matière sèche, avec un diamètre de particules compris entre 0,05 et 0,5 pm. On entend par "chaux aérienne éteinte de faible indice d'hy- draulicité", une chaux grasse obtenue par cuisson de roche calcaire suivie d'une extinction à l'eau et présentant un indice d'hydrauli- cité de préférence inférieur à 0,015. L'indice d'hydraulicité i de la chaux est donné par le rapport des éléments les plus acides aux éléments les plus basiques: ,40880 Sio 2 + Ai 2 3 + Fe 3 i Ca O + Mg O On a constaté qu'une chaux aérienne éteinte présentant un indice d'hydraulicité de l'ordre de 0,007 est tout particulièrement performante. Selon l'invention la chaux peut être mise en oeuvre soit sous forme pulvérulente soit en'dispersion dans l'eau. Le D-sorbitol peut être mis en oeuvre soit à l'état pur soit sous forme d'une solution aqueuse à une concentration quelconque. Les quantités des différents composants de la peinture- dispersion à la chaux faisant l'objet de l'invention sont telles que la concentration pigmentaire volumique (CPV), c'est-à-dire le rapport du volume des matières pulvérulentes (soit pigment(s) + chaux + éventuellement matières de charges) contenues dans la peinture à celui de l'extrait-sec correspondant (soit extrait sec du liant + matières pulvérulentes sèches + adjuvants secs), est de l'ordre de 15-80 % et de préférence de l'ordre de 40-70 %. Selon l'invention, la peinture-dispersion à la chaux pourra favorablement contenir: de 10 à 850 %, de préférence de 40 à 320 % en poids de chaux par rapport au poids d'extrait sec de liant de 0,1 à 2 %, de préférence de 0,5 à 1,5 % en poids de D-sorbitol par rapport au poids de chaux; de 45 à 85 % en poids d'extrait sec (soit extrait sec du liant + matières pulvérulentes sèches + adjuvants secs) par rapport au poids de peinture- dispersion, ledit poids d'extrait sec étant favorablement de 45-65 % pour une peinture fluide et de 65-85 % pour un enduit. Parmi les pigments pouvant être présents on peut citer notam- ment le dioxyde de titane du type rutile ou anatase. La quantité de pigments à mettre en oeuvre est fonction du type de peinture désiré Ladite quantité de pigment pourra varier de 10 à 90 % par rapport au poids de matières pulvérulentes selon s'il slagit de préparer une peinture mate ou une peinture bril- *lante. Parmi les agents dispersants usuels stables à p H basique pouvant être présents on peut citer tout particulièrement les polyacrylates alcalins tels que ceux de sodium Ceux-ci peuvent être mis en oeuvre en quantité de l'ordre de 0,15-2 % en poids de matière sèche par rapport au poids total de la peinture. Parmi les agents épaississants usuels stables à p H basique pouvant être présents on peut citer les polyuréthanes hydrosolubles non-ioniques en solution aqueuse Ceux-ci peuvent être mis en oeuvre en quantité de l'ordre de 0,15 % en poids de matière sèche par rapport au poids total de la peinture. La peinture-dispersion à la chaux faisant l'objet de l'inven- tion peut également contenir éventuellement:. des agents coalescents tels que l'éther monobutylique de l'éthylèneglycol ou du diéthylèneglycol, l'éther phénylique de l'éthylèneglycol, du propylèneglycol ou dipropylèneglycol ou des produits du type "whitespirit" possédant une faible teneur en composés aromatiques en vue de diminuer si nécessaire la tempéra- ture minimale de formation de film du liant (par exemple jusqu' à une température inférieure ou égale à 00 C) selon une quantité allant de 3 à 4 parties en poids pour 100 parties de liant des agents anti-mousse par exemple du type huile diméthyl- polysiloxanique en vue d'éviter la formation éventuelle de mousse consécutive à une agitation mécanique des agents anti-gel tels que les alcools, les alcanediols (propane diol-1,2, diéthylèneglycol), les polyéthylèneglycols selon une quantité pouvant atteindre 10 % du poids de la peinture. La présente invention a également pour objet le procédé de préparation de la peinture-dispersion à la chaux ci-dessus décrite. Ladite peinture-dispersion à la chaux peut être obtenue par mélange sous agitation de ses différents constituants selon les quantités ci-dessus indiquées selon les règles de l'homme de l'art. D'une manière préférentielle, ladite peinture-dispersion à la chaux peut être réalisée par incorporation d'une pâte pigmentaire constituée de pigment dispersé en milieu aqueux ou hydroalcoolique, à un mélange constitué de chaux aérienne éteinte de faible indice d'hydraulicité dispersée au sein d'un milieu contenant de l'eau, du D-sorbitol et le liant; elle peut aussi être réalisée par incorpo- ration à la pâte pigmentaire préalablement préparée, des divers 6 M additifs, du liant et de la chaux que l'on disperse au sein dudit milieu. La mise en dispersion du pigment, ainsi-que celle de la chaux -sont favorisées par l'emploi d'un agent dispersant tel que décrit ci-dessus. La peinture-dispersion faisant l'objet de l'invention est stable au stockage sans évolution notable de sa viscosité au cours du temps. Elle est facilement applicable sur des subjectiles tels que ceux à base de liants hydrauliques, de plâtre, de bois et agglomé- rés de bois par les procédés conventionnels (rouleau, pistolet pneumatique, pinceau). Après séchage, la peinture force un film présentant de bonnes propriétés notamment d'adhérence à sec et de résistance à l'abra- sion humide. En outre il a été constaté que la peinture faisant l'objet de l'invention présentant un p H au moins égal à 12 et étant filmogène (la coalescence s'effectuant par départ d'eau), n'est sensible ni à un excès de basicité ni à un excès d'eau De ce fait celle-ci peut être appliquée sur un subjectile à base de liant hydraulique très rapidement après décoffrage dudit subjectile (après 2 ou 3 jours par exemple). Ceci est un avantage particulièrement important puisqu'il est généralement admis de n'enduire ou de ne peindre les subjectiles à base de liants hydrauliques que lorsque leur taux d'humidité est inférieur à 5 % et leur p H inférieur à 12, ce qui nécessite généra- lement une attente d'un mois environ après décoffrage. Les exemples suivants sont donnés à titre indicatif et ne peuvent être considérés comme une limite du domaine et de l'esprit de l'invention. EXEMPLE 1 Mélange et dispersion de la chaux On mélange dans un disperseur pour peinture de 20 litres 255 parties en poids d'une dispersion aqueuse de copolymère styrène-acrylate de butyle présentant les caractéristiques suivan- tes rapport pondéral styrène/acrylate de butyle: 50/50 environ quantité d'extrait sec: environ 50 % émulsifiants catalyseur diamètre des grains - température minimale de formation de film viscosité (mesurée à 20 C au viscosimètre Brookfield à 50 t/mn) :alkylsulfonate de sodium et alkylphénol oxyéthyléné :persulfate d'ammonium : entre 0,05 et 0,40 pm : 16 C :50 m Pa s 37 parties de propane diol-l,2 parties d'eau parties d'une solution aqueuse à 70 % en poids de D-sorbitol ,5 parties de COATEX BR/3 comme agent dispersant (sel de copolymère acrylique en solution aqueuse) commercialisé pa: la Société COATEX. * 6 parties de NAPSOL PPH 2 comme agent de coalescence (éther phénylique du dipropylèneglycol) commercialisé par B P. Chimie; 4 parties de whitespirit; * 315 parties de chaux aérienne éteinte présentant les caractéristiques suivantes: indice d'hydraulicité: 0,0072 viscosité à 20 C et 750 g/1: 0,5 poises r granulométrie moyenne: 7 pm refus au tamis: 4, 28 % Pâte pigmentaire On prépare d'une manière conventionnelle une pâte pigmentaire dont les composants sont les suivants: 13 parties de propane diol-1,2 6,5 parties d'eau 1,5 parties d'agent dispersant COATEX BR/3 2 parties d'agent anti-mousse NOPCO 8034 commercialisé par DIAMOND SHAMROCK parties d'oxyde de titane RL 68 commercialisé par THANN et MULHOUSE La pâte pigmentaire est alors incorporée à la dispersion de chaux. La peinture obtenue présente les extrait sec P/L (pigment/liant sec en poids) CPV -viscosité Brookfield RIT ( 2,5 t/mn) initiale À après 500 h à 20 C après 500 h à 40 C viscosité Brookfield RVT ( 50 t/mn) À initiale après 500 h à 20 C après 500 h à 40 C caractéristiques suivantes: : 60 % environ :2,94/1 :55 % environ : 8400 m Pa s :8000 m Pa s 10000 m Pa s :2200 m Pa s :2100 m Pa s : 3500 m Pa s résistance à l'arrachement sec Ce test est réalisé à l'aide d'un ruban adhésif de 2 cm de largeur (adhésivité conforme à la Norme NFT 30 038) appliqué d'une manière uniforme sur une même largeur de feuil (préalablement incisé jusqu'au support) puis arraché d'un mouvement rapide et continu. 3 subjectiles: Epaisseur des feuils de peinture: Résultats résistance à l'abrasion humide L'essai est réalisé à l'aide d'un a charge de 1 OOO'g. bois, fibro-ciment, verre et 30 microns aucun arrachage sur les trois subjectiles, que le feuil soit épais de 15 microns ou de 30 microns. Lbrasimètre présentant une subjectile: fibro-ciment résultat: bon pour un feuil de 15 microns et pour un feuil de 30 microns. On considère le résultat comme "bon" lorsque le taux d'usure est inférieur à 50 % après environ 10 000 à 20 000 passages. essai de pliage Evaluation de la "souplesse" des feuils selon le principe de la norme NFT 30 040 subjectile: polyéthylène diamètre du mandrin: 1 cm durée du mouvement:10 secondes résultat: aucune craquelure pour un feuil de 15 microns :aucune craquelure pour un feuil de 30 microns EXEMPLE 2 On prépare comme à l'exemple 1 une peinture à partir: d'une dispersion de chaux obtenue par mélange de: parties du liant styrène-acrylate de butyle utilisé à l'exemple 1; 2 parties de NAPSOL PPH 1 (éther phénylique de monopropylène glycol) commercialisé par BP Chimie; -1,5 parties de white spirit; parties d'eau 1,5 parties de solution aqueuse à 70 % de D-sorbitol; À 1,7 parties de COATEX BR/3 parties de la chaux utilisée à l'exemple 1. et d'une pâte pigmentaire obtenue par mélange de: 6 parties de propane diol-1,2 3 parties d'eau 0,9 parties d'antimousse NOPCO 8034 0,7 parties de COATEX BR/3 27 parties d'oxyde de titane RL 68 La peinture obtenue présente les caractéristiques suivantes: extrait sec: 57 % environ P/L: 3,24/1 CPV:environ 57 % viscosité Brookfield à 20 C en m Pa s à 2,5 t/mn: 9000 à 50 t/mn: 900 EXEMPLE 3 On prépare comme à l'exemple 1 une peinture à partir: d'une dispersion de chaux obtenue par mélange de: parties du liant styrène-acrylate de butyle utilisé à l'exemple 1 parties d'eau 2 parties de butyldiglycol 1,5 parties de white spirit 1 partie de solution aqueuse à 70 % de D-sorbitol 1,5 parties de COATEX BR/3 parties de chaux utilisée à l'exemple 1. et d'une pate pigmentaire obtenue par mélange de: ,8 parties de propane diol-1,2 3,2 parties d'eau 0,9 partie d'antimousse NOPCO 8034 0,7 partie de COATEX BR/3 27 parties d'oxyde de titane RL 68 La peinture obtenue présente les caractéristiques suivantes: extrait sec: 57 % environ P/L: 2,54/1 CPV: 50,5 % environ viscosité Brookfield à 20 C en m Pa s à 2,5 t/mn: 8000 à 50 t/mn: 800 EXEMPLE 4 On mélange dans un disperseur pour peinture: 230 parties d'eau parties de propane diol-1,2 parties de solution aqueuse à 70 % de D-sorbitol 8 parties de COATEX BR/3 parties de liant styrène-acrylate de butyle utilisé à l'exemple 1 parties de la chaux utilisée à l'exemple 1 2 parties de NOPCO 8034 parties d'oxyde de titane RL 68 345 parties de la chaux utilisée à l'exemple 1. Le mélange est ensuite agité pendant 20 minutes. La formulation obtenue est ensuite ajustée par addition de: parties du liant styrène-acrylate de butyle utilisé à l'exemple 1 6 parties de NAPSOL PP H 23 parties de white-spirit 3 parties de whitespirit 3 parties d'agent épaississant COATEX BR/100 (contenant 10 % de polyuréthane hydrosoluble non ionique) commercialisé par COATEX. La peinture obtenue présente les caractéristiques suivantes: extrait sec: 57 % environ P/L: 3,65/1 viscosité Brookfield à 20 C en m Pa s à 2,5 t/mn: 10 000 à 50 t/mn: 1 880 EXEMPLE 5 Préparation d'un enduit applicable en épaisseur de 1 à 2 mm. On fabrique de manière conventionnelle une pâte pigmentaire de composition suivante: 3,1 parties de propane diol-1,2 1,55 parties d'eau 0,35 parti de coatex BR/3 0,47 partie d'antimousse Napco 8034 14,28 parties d'oxyde de titane RL 68 On incorpore ensuite sous agitation: 13,1 parties d'eau 8,33 parties de propane diol-1,2 071 partie de solution aqueuse à 70 % de D-sorbitol 1,30 parties de Coatex BR/3 parties de dispersion styrène-acrylate de butyle à 50 % d'extrait sec utilisée à l'exemple 1 4,76 parties de Napsol pp H 2 ,70 parties de chaux utilisée à l'exemple 1 23,80 parties de carbonate-de calcium cristallisé de diamètre moyen 40 microns coupé à 100 microns 142,85 parties de carbonate de calcium cristallisé de 100 à 700 microns. Caractéristiques de cet enduit Extrait sec 88 % Rapport P/L 4,33/1 REVENDICATIONS 1) Peinture-dispersion à la chaux en milieu aqueux à base d'un liant, de matières pulvérulentes et d'adjuvants pour peinture aqueuse en dispersion, ladite peinture-dispersion étant caractéri- sée en ce que: le liant est constitué d'un copolymère filmogène d'acrylate d'alkyle et d'un monomère éthylénique non-ionogène en dispersion au sein d'un milieu aqueux stable à p H basique, ledit monomère éthylé- nique non-ionogène étant tel que l'homopolymère correspondant audit monomère éthylénique non-ionogène présente un point de transition vitreuse compris entre 70 et 170 C; À les matières pulvérulentes contiennent outre un ou des pigments, de la chaux aérienne éteinte présentant un faible indice d'hydraulicité; les adjuvants sont choisis parmi ceux qui sont stables à p H basique et comprennent entre autres un agent stabilisant constitué par du D-sorbitol. 2) Peinture-dispersion à la chaux selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'acrylate d'alkyle est tel que l'homopoly- mère correspondant présente un point de transition vitreuse compris entre + 10 C et 60 C. 3) Peinture-dispersion à la chaux selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'acrylate d'alkyle présente un groupe alkyle contenant de 1 à 8 atomes de carbone. 4) Peinture-dispersion à la chaux selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'acrylate d'alkyle présente un groupe alkyle contenant de 1 à 4 atomes de carbone. ) Peinture-dispersion à la chaux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le monomère -éthylénique non ionogène est un monomère vinylaromatique, un méthacrylate d'alkyle ou de l'acrylonitrile. 6) Peinture-dispersion à la chaux selon la revendication 5 caractérisée en ce que le monomère éthylénique non-ionogène est du styrène. 7) Peinture-dispersion à la chaux selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le copolymère d'acrylate d'alkyle et de monomère éthylénique non-ionogène pré- sente un point de transition vitreuse compris entre -5 C et + 25 e C. 8) Peinture-dispersion à la chaux selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le liant contient de 20 à 60 % en poids de matière sèche avec un diamètre de parti- cules compris entre 0,05 et 0,5 micron. 9) Peinture-dispersion à la chaux selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la chaux aérienne présente un indice d'hydraulicité inférieur à 0,015 - ) Peinture-dispersion à la chaux selon la revendication 9 caractérisée en ce que la chaux aérienne présente un indice d'hy- draulicité de 0,007. 11) Peinture-dispersion à la chaux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les quantités de ses différents composants sont telles que la-concentration pigmen- taire volumique est de 15 à 80 %. 12) Peinture-dispersion à la chaux selon la revendication 11 caractérisée en ce que la concentration pigmentaire volumique est de 40 à 70 %. 13) Peinture-dispersion à la chaux selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle contient: de 10 à 850 % en poids de chaux par rapport au poids d'ex- trait sec de liant de 0,1 à 2 % en poids de D-sorbitol par rapport au poids de chaux; de 45 à 85 % en poids d'extrait sec. 14) Peinture-dispersion à la chaux selon la revendiation 13 caractérisée en ce que le poids de chaux par rapport au poids d'extrait sec du liant est de 40 à 320 % et le poids de D-sorbitoi par rapport au poids de chaux est de 0,5 à 1,5 %.