Brevet FR2538721A1 — publié le 19840706

La présente invention se rapporte d'une manière générale au séchage des revêtements, pellicules et produits ana- logues Elle concerne plus précisément un procédé et un appareillage pour former un revêtement sec sur un support. Le procédé selon l'invention pour former un revête- ment sec sur un support approprié se caractérise en ce que l'on applique en revêtement sur ledit support un véhicule et on soumet le véhicule appliqué en revêtement à un traitement par un agent siccatif qui est déposé sur le véhicule par projection électrosta- tique. L'invention comprend également un appareillage pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'invention trouve des application dans le séchage des peintures, vernis, laques, véhicules d'impression et encres d'impression, adhésifs liquides, revêtements de surfaces, compositions de calfatage et produits analogues Pour ce qui concerne les expies- sions utilisées, on donnera les explications suivantes I lorsqu'on parle de revêtement, pellicule ou produit analogue -qui est, ou a été, soumis au traitement du procédé selon l'invention l'expression "séchage" doit être comprise comme s'appliquant également à un "durcissement" et elle indique que le revêtemer t est "hors-toucher", c'est-à-dire non collant, inso- luble dans les solvants, avec un degré marqué de cohésion, ou qu'il est capable de résister sans dommages à une abrasion ou une pression raisonnable, Naturellement, dans certaines circons- tances, un revêtement sec peut posséder toutes ces qualités O l'expression "revêtement" doit être considérée, pour les buts de ltinvention, comme synonyme de "pellicule" (ou expression analogue). 2 l'expression "support" doit être comprise dans le sens le plus large possible, comme s'appliquant à toute surface sur laquelle le véhicule peut être appliqué et adhérer, et sur laquelle il se maintiendra au cours du traitement selon l'invention Ainsi, parmi les matières variées répondant à cette définition, on citera le carton, les feuilles métalliques, les t 6 les d'acier, les matières plastiques, les matières thermosensibles et autres matières analogues (selon les autres circonstances) utilisables. 3 L'expression "véhicule" s'applique en particulier aux peintures et produits analogues. 4 L'expression "siccatif" s'applique à au moins un composé chimique qui provoque le durcissement ou le séchage du véhicule Dans certains cas, on pourra parler également d'agent catalytique ou simplement de catalyseur. Dans un mode de réalisation de l'invention, le véhicule peut conrtenir des groupes isocyanates libreso L'expression "groupes isocyanates libres" s'applique également à des groupes isocyanates libres en puissance, par exemple aux groupes isocyanates d'un prépolymère qui sont libérables ou disponibles pour une réaction avec un autre composé quelconque portant des sites d'hydrogène actif (pour les buts d'allongement d'un polymère et/ou de formation de pellicule) Iorqu'on parlera de composés conteant des groupes iso- cyanates libres, il s'agira de tous les composés portant de tels groupes Ainsi donc, il s'agira non seulement des isocyanates à structure d'uréthane et de polyisocyanate mais également de structures de polyisocyanurate% de biurets et d'allophanates. le siccatif (ou catalyseur) qui peut provoquer le traitement en phase vapeur, peut consister en ammoniac ou en une amine ou en un autre compose quelconque tel qu'un compose organoe métallique ou un sel métallique minéral, capable d'accélérer la réaction recherchée L'expression l'amine" s'applique non seulement aux amines à structure monofonctionnelle aliphatique primaire simple, mais dgalemnt aux amines qui se caractérisent par la polyfonction- nalite et par un degré plus marqué de substitution de l'hydrogène. L'expression "en phase vapeur" indique que le siccatif à savoir l'ammoniac, une amine ou un compose analogue est à l'état de gaz, de vapeur ou sous toute autre forme entraînée par l'air (par exemple à l'état de dispersion, de brouillard ou d'aérosol) sous laquelle elle est capable de réagiro On peut donner de nombreux-exemples d'amineso Ainsi, par exemple, on citera des monoamines telles que la méthylamine, l'éthylamine, la propylamine, l'isopropylamine et les nombreux isomères de butylamine, et les amines polyfonctionnelles comme l'hydra- zine, l'éthylènediamine, la propylènediamine et la diéthylène- triamine On citera encore la diéthylamine, la triéthylamine et la diméthyléthanolamine (DMEA) et les amines ditertiaires comme la N,N,N',N'-têtraméthyléthylènediamine (TMEDA) et la N,N,N',N'-2-penta- méthyl-l,2-propanediamine (PMT) et en fait, l'expression s'applique à toutes les combinaisons d'amines, et éventuellement dans des propor- tions déterminées lorsque c'est nécessaire, lorsqu'on peut tirer un avantage de l'effet synergétique d'une telle combinaison. Il existe également de nombreux exemples de composés organométalliques On citera entre autre le dilaurate de dibutyl- étain; le plomb-tétraéthyle, l'acétylacetonate de titane, le dichlorure de diméthylétain et les octanoates stanneux et de zinc Parmi les sels métalliques minéraux qui se sont révélés efficaces, on peut citer le nitrate de bismuth et le chlorure ferrique Ici encore, on peut tirer éventuellement avantage d'un effet synergétique d'une combinaison de ces composés entre eux ou avec les amines mentionnées ci-dessus. le véhicule peut consister en une peinture à un ou deux composants ou en un produit analogue contenant des groupes iso- cyanates libres tels que définis ci-dessus Comme exemple d'une telle peinture apte à une déposition par prcjection électrostatique ou par une autre technique sur un support à revêtir, et capable de sécher rapidement sous l'action d'un siccatif en phase vapeur comme on le verra ci-après on citera une composition à deux composants: un premier composant résineux synthétique portant des groupes hydroxy, et un second composant du type prépolymère à groupes terminaux isocyanates Naturellemert, il existe aussi de nombreux exemples de chacun de ces composants. Une peinture du type ci-dessus qui convient consiste en une composition de polyuréthanne blanche à deux composants dans laquelle on a dispersé le pigment à l'aide d'une résine alkyde de coco qu'on a mélangée ensuite avec un prépolymère à groupes terminaux isocyanates à base de xylylènediisocyanate (XDI) Dans d'autres compositions du même genre, le prépolymère à groupes terminaux iso- cyanates à base de XDI peut être remplacé par un ou plusieurs prépo- lymères à base de MDI, TDI, HDI, H 12 MDI, IPDI et H 6 XDI (il s'agit des abréviations couramment utilisées) ou des produits de réaction de ces diisocyanates monomères avec des polyols, produits intermé- diaires polycarboxylés ou polyaminés appropriés De même, le premier composant peut aussi âtre choisi entre autres parmi les résines acryliques, les résines époxydiques, les résines de polyéther, les résines de polyester et les résines de polysiloxane (il s'agit là des désignations génériques). Comme autre exemple de véhicule qu'on peut appliquer en revêtement sur le support par projection électrostatique ou par une autre technique qu'on peut sécher rapidement conformément à l'invention, on citera un véhicule en deux parties, la première partie consistant en une résine de polyêpoxyde portant des groupes hydroxy et la seconde en une résine contenant des groupes polyamides libres. Ia déposition électrostatique du siccatif au cata- lyseur peut être réalisée en soumettant ce produit à l'état de vapeur aux effets d'un champ électrostatique Dans un mode de réali- sation de l'invention le champ électrostatique est établi de manière classique, couramment à l'aide d'un pistolet électrostatique du type habituellement utilisé à cet effet. Dans un mode de réalisation particulier de l'inven- tion, la déposition électrostatique du siccatif (catalyseur) peut suivre l'opération précédente d'application du véhicule en revêtement sur le support Toutefois, il entre également dans le cadre de l'inverntion de procéder à une déposition simultanée, y compris une déposition électrostatique simultanée, c'est-à-dire une application simultanée du revêtementet du siccatif sous l'action d'un champ électrostatique Ainsi donc, dans un mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention, ce procédé se caractérise en ce que l'opération d'application du véhicule en revêtement sur le support et l'opération de déposition électrostatique du siccatif sont réalisées simultanément. L'invention comprend également un appareillage pour la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus. Avant de décrire l'appareil en question, on rappel- lera comment le véhicule peut âtre appliqué en revêtement sut le support le véhicule, couramment une peinture, peut être appliqué en revêtement à la main (à l'aide d'une brosse>, par immersion, par pulvérisation, ou à l'aide d'un appareil dans lequel le revêtement de peinture est appliqué sur le support par projection-électro- statique Cette déposition électrostatique de peinture peut être réalisée à l'aide d'un pistolet électrostatique à peinture, L'appareillage pour réaliser la déposition simulta- née du véhicule et du siccatif peut effectuer cette opération simul- tanée sous l'action d'un champ électrostatique Dans cet aspect de l'invention, l'appareillage pour sa mise en oeuvre comprend, en combinaison, un dispositif pour diriger un véhicule portant les charges électrostatiques, par exemple une peinture, sur le support à revêtir; et un dispositif permettant de diriger simultanément un siccatif contenant des charges électrostatiques, par exemple en phase vapeur, sur le support, le premier et le second dispositif étant en disposition mutuelle concentrique Cet appareillage, qui peut égale- ment être utilisé pour diriger le siccatif uniquement sur le support, sera décrit en plus grand détail ci-après. Le siccatif en phase vapeur peut être produit par des moyens variés, y compris des techniques d'évaporation ou d'injec- tion L'appareillage permettant de produire efficacement le siccatif en phase vapeur constitue un autre aspect de l'invention Dans cet aspect, l'appareillage selon l'invention comprend, en combinaison, un dispositif permettant de vaporiser un siccatif liquide; un dispo- sitif permettant de délivrer de manière contrôlable le siccatif vaporisé à l'endroit voulu par exemple vers le second dispositif de l'appareillage défini ci-dessus; et un dispositif de contrôle placé dans le trajet du siccatif et permettant de vérifier que la concentration du siccatif délivré à l'état de vapeur reste dans des limites déterminées Lorsque le siccatif à l'état de vapeur est délivré vers le second dispositif mentionné ci-dessus, les composants produisant la phase vapeur et les composants provoquant la déposition simultanée ont des fonctions combinées et se comportent comme un seul appareillage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci- après en référence aux figures des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente en perspective l'appareil- lage pour produire le siccatif en phase vapeur; et la figure 2 représente en perspective un appareil- lage pour provoquer la déposition du siccatif ou la déposition simultanée du véhicule et du siccatif. En référence tout d'abord à la figure 1 des dessins annexés, l'appareillage 1 est constitué d'une structure extérieure 2 en forme de boîte contenant un réservoir 3 pour le catalyseur liquide. Le catalyseur est atomisé dans une chambre intérieure 4 située au- dessous du réservoir 3 à l'aide de tuyères d'atomisation 5 qui reçoi- vent le catalyseur du réservoir 3 par gravité De l'air est admis dans la chambre 4 par l'intermédiaire d'un filtre d'entrée d'air 7 placé sur un c 8 té 8 de l'appareil A l'intérieur de la chambre 4, il y a création d'un courant d'air en turbulence qui facilite le mélange et l'atomisation Cette turbulence est créée par un venti- lateur 6 placé sur la base de la chambre. Les tuyères d'atomisation 5, alimentées par le cata- lyseur provenant du réservoir 3, reçoivent également de l'air compri- mé par un tuyau souple 9 qui sert à produire un fin brouillard d'atomisation à la tuyère 5. Pour délivrer le catalyseur en phase vapeur à partir de la chambre 4, on a placé un ventilateur à turbulence, à vitesse variable 10 dont le fonctionnement est commandé par le mécanisme 16, sur un côté Il de l'appareil, opposé au c Oté 8 dans lequel se trouve le filtre à air 7 Le ventilateur 10 dirige le catalyseur en phase vapeur vers l'endroit voulu dans un cas parti- culier vers l'appareil de déposition simultanéetel que défini ci- dessus et décrit ci-après en référence à la figure 2 des dessins annexés, par l'intermédiaire d'un conduit flexible 12 Dans un capot 13 placé autour du ventilateur 10, il y a un dispositif de contr Ole du catalyseur 14 Ce dispositif de contrôle mesure la con- centration du catalyseur en phase vapeur passant dans le conduit et donne une lecture de concentration qui est renvoyée et enregistrée sur un cadran 15. En réglant l'atomisation et la vaporisation du catalyseur liquide contenu dans le réservoir 3, ce qui peut être contrôlé à l'intérieur de limites déterminées sur le cadran 15, on peut suivre selon les nécessités la concentration du catalyseur en phase vapeur délivré par l'appareil De mnme, l'appareil indique le débit de délivrance du catalyseur qui est fonction de la vitesse du ventilateur à vitesse variable 10 On peut ainsi maintenir avec exactitude des concentrations de catalyseur déterminées à l'avance O Dans le cas d'une solution moléculaire du cataly- seur en phase vapeur dans l'air, les concentrations varieront natu- rellement entre zéro et la concentration de saturation pour le catalyseur particulier à la température opératoire Dans le cas de brouillard ou d'aérosol, cette restriction n'existe pas. Comme indiqué ci-dessus, avec l'appareil de la figure 1 et le conduit flexible 12, on peut envoyer le catalyseur en phase vapeur à l'appareil représenté dans la figure 2 des dessins annexés Cet appareil peut être utilisé pour la déposition électrostatique du catalyseur uniquement ou pour la déposition électrostatique simultanée du catalyseur et d'un véhicule par exemple une peinture. En référence maintenant à la figure 2 des dessins annexés, l'appareil représenté 20 consiste en un pistolet électro- statique de type classique 21 à fft 22 d'o la charge électrostatique est émise Pénétrant à l'arrière du pistolet 21, un conduit d'alimen- tation 23 envoie la peinture dans le fût 22 du pistolet, d'o il est également émis avec une charge électrostatique Un conducteur 24 amène le courant nécessaire pour la production d'une charge électro- statique dans le pistolet 21 Il s'agit donc d'un pistolet de type classique et bien connu. Comme indiqué ci-dessus, le conduit flexible 12 peut servir à relier l'appareillage de la figure I au pistolet 21 de la figure 2 Le catalyseur en phase vapeur est envoyé dans le fût du pistolet électrostatique par la différence de pression créée par le ventilateur 10 de l'appareillage de la figure 1 Dans l'appareillage de la figure 2, un bouclier de fût 25, en disposition concentrique autour du fût 22, évite que le catalyseur en phase vapeur sorte du pistolet 21 avant d'avoir atteint l'extrémité 26 du fût Ainsi donc, le catalyseur prend également une charge sous l'action du champ électrostatique produit à l'extrémité du fût 22 et il est chargé suffisamment pour pouvoir se déposer à l'état de vapeur sur un support relié à la terre et sur lequel le pistolet est pointée Si, dans un mode particulier de fonctionnement, le pistolet doit être utilisé pour la déposition électrostatique du siccatif seulement (après application préalable de la peinture sur le support), la manoeuvre d'un mécanisme de gâchette 27 permettra de parvenir au but recherché Si, dans un autre mode de fonctionnement, on veut procéder à une déposition simultanée, le pistolet 20, commandé par l'action du mécanisme de gâchette 27, sera alimenté simultanément en peinture par le conduit 23, en le catalyseur en phase vapeur par le conduit 12 (et en charges électrostatique par le conducteur 24) Lorsque, dans ce mode de fonctionnement, on appuie sur la gâchette 27, la peinture provenant du f Ot 20 et le catalyseur provenant du bouclier 25 seront simultanément chargés en charges électrostatiques On peut agir à la fois sur le débit de peinture et sur le débit et la concentration du catalyseur de manière à parvenir au rapport voulu à la déposition simultanée de la peinture et du catalyseur Naturellement, on comprendra que, lorsque les composants de la figure 1 envoient le siccatif en phase vapeur au: composants de la figure 2 par l'intermédiaire du conduit flexible 12, ces composants associés fonctionnent comme un unique appareil. L'opération dans laquelle on applique le catalyseur portant des charges électrostatiques sur des articles peints au préalable (et sur toutes les surfaces de cet articles) ou bien dans laquelle on dépose simultanément le catalyseur et la peinture portant des charges électrostatiques (sur toutes les surfaces) conduit à une accélération importante du durcissement de la pellicule de peinture, permettant de parvenir à des durées de séchage qui ont un intérêt industriel évident Le fait qu'on puisse procéder à la déposition ou à la déposition simultanée sur toutes les surfaces sera bien compris en examinant la figure 2 sur laquelle on a représenté les trajets divergents du siccatif et du véhicule après leur sortie de l'appareil. Les exemples qui suivent illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée; dans ces exemples, les indications de parties et de pourcentages s'entendent en poids, sauf mention contraire. D'autre part, la peinture utilisée dans ces exemples est une composition de polyuréthanne à deux composants, blanche, dont il a déjà été question ci-dessus. Les pistolets électrostatiques de type connu appar- tiennent à trois types fondamentaux qu'on désignera ci-après, pour des raisons de commodité, les types I, Il et III En bref, dans le pistolet du type I, la déposition électrostatique de la peinture (ou de tout autre véhicule) est réalisée à l'aide d'un disque rotatif qui atomise la peinture à l'intérieur d'un champ électrostatique produit à l'extrémité d'un fil prévu à cet effet (la peinture ainsi chargée est projetée sur le support à rev 9 tir) Dans le pistolet de type II, le champ électrostatique est produit par un filament disposé à l'extr 5 mité d'un f'Lt au travers duquel la peinture est délivrée et absorbe des charges électrostatiques (la peinture est délivrée vers le fût et au travers du fût à l'aide d'air) Le pistolet du type III opère pratiquement comme le pistolet du type Il, mais la peinture qui doit absorber des charges électrostatiques est envoyée au fût par transport hydraulique. Exemple 1 (dépositions successives) Sur les deux faces d'une plaque métallique, correcte- ment reliée à la terre, on applique en revêtement une peinture telle que décrite ci-dessus à l'aide d'un pistolet électrostatique à main du type I On projette perpendiculairement à la plaque peinte de l'air contenant environ 2000 parties par million de diméthyléthanol- amine à l'état de vapeur, produit à partir de l'appareillage de la figure 1, et après deux minutes, on charge le catalyseur en phase vapeur à l'aide d'un pistolet électrostatique de type III non alimenté en peinture, avec production d'une seule charge Le pistolet est en position opposée à la position de la plaque, de sorte que le champ de charge coupe le courant de catalyseur On poursuit en continu pendant environ 2 minutes le passage du catalyseur en phase vapeur et l'application de champ électrostatique du pistolet du type III puis on coupe à la fois l'alimentation du catalyseur et la charge électro- statique Après encore huit minutes de durcissement complémentaire dans de l'air légèrement turbulent, on constate que le séchage a été accéléré sur les deux faces de la plaque et que la pellicule a été correctement séchée. Exemple 2 (dépositions successives) On fait passer de la diméthyléthanolamine (ci-après DMEA) à l'état de vapeur de l'appareil de la figure 1, par l'intermé- diaire du tube flexible 12 vers le bouclier de f Ut en matière plas- tique 25 entourant le fût 22 d'un pistolet électrostatique Il s'agit là de l'appareillage de la figure 2 des dessins annexés dans lequel le pistolet est cette fois un pistolet électrostatique de type II. On expose des plaques peintes comme décrit dans l'exemple 1 ci-dessus à un courant du catalyseur en phase vapeur provenant du pistolet comme illustré dans la figure 2 des dessins annexé O Le catalyseur en phase vapeur est appliqué à une concentration d'environ 2500 parties par million pendant environ 60 secondes après l'application de la peinture Ce courant de catalyseur est maintenu pendant environ 2 minutes au bout desquelles on le coupe et on expose la plaque à de l'air à turbulence modérée pendant environ 8 minutes Après cette période de durcissement complémentaires on constate que le séchage de la pellicule de peinture a été considérablement eccéléré sur les deux faces de la plaque, Exemple 3 (déposition simultanée) On monte un pistolet de déposition tel que décrit dans l'exemple 2 et illustré dans la figure 2 des dessins annexés et on le relie à l'appareillage de la figure 1 On fait passer dans le pistolet de la peinture comme décrit ci-dessus et simultanément, on introduit le catalyseur (DMEA) en phase vapeur à une concentration d'environ 4000 parties par million à l'état de solution moléculaire dans l'air On peint des plaques correctement reliées à la terre par application simultanée de la peinture et du catalyseur Dans ces conditions, les plaques peintes atteignent également rapidemnt l'état hors-toucher, et une siccité générale acceptable pour la commercialisation. Exemple 4 Dans cet exemple, on opère comme décrit dans l'exemple 3 ci-dessus, c'està-dire qu'on procède aux mêmes opérations Il mais dans cet exemple, le catalyseur en phase vapeur est la PMT (toutes les autres conditions sont identiques) L'accélération du séchage est encore plus marquée qu'avec la DMEA et on atteint encore plus rapidement l'état de siccité permettant la commercialisation. Exml Dans cet exemple, le-catalyseur en phase vapeur consiste en plombtétraéthyle Toutes les autres conditions sont les mêmes que dans l'exemple 3 ci-dessus Ici encore, on constate une accélération marquée du durcissement de la peinture. Il est clair que l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation préférés décrits ci-dessus à titre d'exemples et que l'homme de l'art peut y apporter des modifications sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 Procédé pour former un revêtement sec sur un support approprié, caractérisé en ce que l'on applique un véhicule sur ledit support et on soumet le véhicule appliqué en revêtement à traitement par un siccatif déposé sur le revêtement du véhicule par projection électrostatique. 2 Procédé selon la revendication 1 P caractérisé en ce que l'application du véhicule en revêtement sur le support et la déposition électrostatique du siccatif sont effectuées successive- ment ou simultanément. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le traitement de séchage est effectué à l'aide du siccatif en phase vapeur. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le véhicule est un véhicule en une ou deux parties qui contient des groupes isocyanates libres. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le siccatif est choisi dans le groupe consistant en l'ammoniac, les amines, les catalyseurs organométalliques ou leurs combinaisons. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le siccatif est une alcanolamine. 7 Procédé selon la revendication 3, ou selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le siccatif est porté en phase vapeur par atomisation contrôlée du siccatif liquide. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications t à 7, caractérisé en ce que le siccatif en phase vapeur est déposé par projection électrostatique sur le véhicule, l'application du véhicule en revêtement précédant la déposition électrostatique du siccatif en phase vapeur. 9 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'application du véhicule en revêtement sur le support et la déposition électrostatique du siccatif en phase vapeur sont effectuées simultanément. Procèdé selon la revendication 8 ou 9, caractérise en ce que le véhicule est un véhicule en une ou deux parties contenant des groupes isocyanates libres. 11 Procédé selon lune quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le véhicule est appliqué en revêtement sur le support par déposition électrostatique. 12 Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaisons un dispositif ( 22) pour diriger un véhicule portant des charges électrostatiques, tel qu'une peinture, sur le support à revgtir, et un dispositif ( 25) pour diriger simultané- ment un siccatif en phase vapeurs portant des charges électrostatiques sur le support, le premier et le second dispositif étant en dispo- sition mutuelle concentrique. 13 Appareillage selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif ( 4, 5) permettant de vaporiser un siccatif liquide; un dispositif (o 10, 12) permettant de délivrer de manière contrôlable les vapeurs de siccatif à un endroit voulu; et un dispositif de contr 8 le ( 14) placé sur le trajet des vapeurs de siccatif et permettant de vérifier que la concentration des vapeurs délivrées est maintenue dans des limites déterminées. 14 Appareillage selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que les vapeurs de siccatif sont envoyées au second dispositif de l'appareil de la revendication 12.