Brevet FR2662171A1 — publié le 19911122

COMPOSITION HYDROFUGE POUR MATERIAUX POREUX OU NON POREUX La présente invention se rapporte à une méthode de traitement de la surface de matériaux poreux tels que cuir, toile, tissus, etc et de matériaux non poreux tels que verre, matières plastiques, métal, céramique, etc pour les rendre hydrophobes, pour réduire l'accumulation de salissures et de poussières, pour réduire le dépôt de givre et de glace et pour empêcher la formation de rouille. L'eau peut causer des dégâts importants à de nombreux matériaux Elle peut en réduire la durée de vie, les performances et en modifier l'apparence L'eau peut entraîner une diminution de la visibilité, taches, souillures, corrosion et rouille, et peut changer les propriétés élec- triques. Les produits hydrofuges couramment disponibles présentent de nombreux inconvénients. Ils sont souvent inflammables, toxiques ou corrosifs, et contiennent souvent des acides tels qu'acide sulfurique ou chlorhydrique Ils sont donc dangereux à préparer, à transporter et à utiliser. La présente invention concerne un produit hydrofuge non inflammable, non corrosif, non abrasif et non toxique et ne contenant ni acides ni chlorures. Les produits hydrofuges antipluie couramment disponibles ne peuvent être appliqués qu'à quelques matériaux et réclament souvent une préparation de la surface à traiter et des métho- des d'application spéciales Les compositions hydrofuges courantes ont rarement une durée de vie importante, manquent de résistance et forment souvent des tramnées et des taches Les com- positions contenant des acides ne doivent pas être utilisées sur les parebrise d'avions ou d'au- tomobiles à cause du caoutchouc ou des autres matériaux utilisés pour leur montage. Un des objets de l'invention concerne par conséquent une nouvelle composition hydrofuge qui peut être appliquée à une large gamme de matériaux, que ceux-ci soient poreux ou non po- reux, pour les rendre hydrophobes. Un autre objet de l'invention est d'obtenir une composition hydrofuge améliorée qui soit ininflammable, non toxique, non corrosive, non abrasive, ne contienne ni acides ni chlorures et qui n'abime pas peinture, enduits, tissus, métaux, verre, caoutchouc, plastiques, cérami- ques, etc Un autre objet de la présente invention est d'obtenir une composition hydrofuge très éco- nomique, facile à appliquer sur des surfaces de toute forme, durable et résistante. Un autre objet de la présente iflvention est d'offrir un produit qui, matériellement, n'altè- re pas l'indice de réflexion du verre ou des matières plastiques transparentes et qui soit capa- ble de résister à la détérioration par les UV. Un autre objet encore est d'offrir une composition qui ne perde pas son efficacité si elle est exposée à un contact avec de l'alcool, des fluides dégivrants, de l'essence, de l'antigel, des gly- cols, à la chaleur ou au froid. Dans son aspect large, la présente invention concerne une composition pour enduire des matériaux poreux ou non poreux afin de les rendre hydrophobes, ladite composition étant es- sentiellement composée d'un alkyl polysiloxane de formule R 1 si O 2 n dans lequel N est un nombre entier supérieur à 1, R 1 est un radical alkyle inférieur contenant de 1 à 7 atomes de carbone, et R 2 est de l'hydrogène, un radical alkyle inférieur contenant de 1 à 7 atomes de carbone, ou un radical aryle contenant environ 6 atomes de carbone, et de silicate de sodium dans une proportion représentant environ 5 % à 85 % en poids ou en volume dudit polysiloxane. De préférence, la valeur de N est comprise entre 4 et 950 environ. Les polysiloxanes utilisés tels quels n'ont virtuellement pas la capacité d'adhérer ni d'être un produit hydrofuge durable et il est nécessaire d'ajouter un agent pour faire adhérer la com- position à une surface et pour rendre cette dernière hydrofuge L'adjonction de silicate de so- dium telle que décrite ici atteint cet objectif. Tous les polysiloxanes ne sont pas efficaces Le phénylméthylpolysiloxane, le polydimé- thylsiloxane, le méthylhydrogène polysiloxane sont des exemples de polysiloxanes appropriés. Ils sont commercialement disponibles auprès de la firme Dow Corning. La quantité de silicate de sodium par rapport aux polysiloxanes ci-dessus présente un large domaine d'efficacité Des rapports compris entre 5 et 150 % de silicate de sodium en poids ou en volume, avec une gamme comprise préférentiellement entre 40 et 60 % de silicate de sodium par rapport au polysiloxane, se trouvent dans les gammes d'efficacité maximum de la présente invention Des limites de gamme un peu supérieures ou un peu inférieures, de l'ordre de 3 % à 175 % de silicate de sodium, sont également possibles, mais ne sont pas préférées. Les composants actifs, polysiloxane et silicate de sodium, peuvent être utilisés en solution seuls mais on peut avantageusement leur adjoindre d'autres composants. De plus, la composition reste efficace sous forme diluée La dilution est réalisée par ad- jonction d'un émulsifiant à un polysiloxane approprié, de façon que la proportion de silicone soit de 30 à 70 %, puis par adjonction d'eau pour obtenir la composition désirée Des dilutions allant jusqu'à deux cents ( 200) parties d'eau pour une ( 1) partie d'émulsion de polysiloxane sont avantageuses, des dilutions supérieures ou inférieures restant dans la portée de la pré- sente invention, comme cela est évident pour l'homme de l'art. Un aspect très important de l'invention réside dans le fait que le polysiloxane, qui est re- lativement cher, peut être émulsionné puis dilué avec de l'eau sans perte d'efficacité Comme seule une très fine couche de la composition doit être appliquée sur le matériau, une dilution est avantageuse d'un point de vue technique comme d'un point de vue économique. Le degré de dilution possible entre dans une large gamme Le demandeur a effectué des es- sais avec succès avec deux cents parties d'eau pour une partie de polysiloxane émulsionné, mais le rapport le plus avantageux est de quarante à soixante ( 40-60) parties d'eau pour une ( 1) partie de polysiloxane émulsionné. La composition a fait l'objet d'essais fructueux avec les gammes suivantes * 400 parties de polydiméthylsiloxane émulsionné ( 30 % à 70 % de silicone) ou de phénylméthylpolysiloxane émulsionné ( 30 % à 70 % de silicone) * 400 à 80 000 parties d'eau * 40 à 600 parties de silicate de sodium. La composition la plus avantageuse est: * 400 parties de polydiméthylsiloxane émulsionné ( 55 % à 65 % de silicone) ou de phénylméthylpolysiloxane émulsionné * 18 000 à 22 000 parties d'eau * 180 à 220 parties de silicate de sodium. La préparation de la composition est simple et sans danger Le polysiloxane émulsionné et l'eau sont mélangés minutieusement, puis on ajoute le silicate de sodium et l'on mélange soi- gneusement Les produits mis en oeuvre sont mélangés à température ambiante normale. Des exemples de formulations appropriées suivent. Exemple 1 1 litre d'un polysiloxane approprié est mélangé à un demi-litre de silicate de sodium et à litres d'eau. Exemple 2 1 litre d'un polysiloxane approprié est mélangé à un litre de silicate de sodium et à 60 li- tres d'eau. Exemple 3 1 litre d'un polysiloxane approprié est mélangé à un cinquième de litre de silicate de so- dium et à cent litres d'eau. Exemple 4 1 litre d'un polysiloxane approprié est mélangé à un demi-litre de silicate de sodium et à litres d'eau On ajoute alors 1 mi de glycérine (USP). Exemple 5 1 litre d'un polysiloxane approprié est mélangé à un demi-litre de silicate de sodium et à quatre-vingts litres d'eau On ajoute alors 1 ml de propylène glycol. Exemple 6 1 litre d'un polysiloxane approprié est mélangé à trois-quart de litre de silicate de sodium et à cent vingt litres d'eau On ajoute alors 1 mi de glycérine (USP). Exemple 7 1 litre d'un polysiloxane approprié est mélangé à un demi-litre de silicate de sodium et à litres d'eau. Exemple 8 1 litre d'un polysiloxane approprié est utilisé avec un litre et demi de silicate de sodium et litres d'eau. Dans chacun des exemples précédents, le polysiloxane utilisé était l'Emulsion de Silicone 346 de Dow Corning La solution de silicate de sodium de départ était une solution aqueuse con- tenant 37,6 % de silicate de sodium. Pour certains usages spécifiques, il pourra être avantageux d'inclure des composés lus- trants additionnels L'adjonction d'une ( 1) partie de propylène glycol (USP) ou d'une ( 1) par- tie de glycérine (USP) à la composition préférée ci-dessus accroît les propriétés lustrantes. Une variante consiste à ajouter une demi-partie ( 1/2) de propylène glycol (USP) plus une demi-partie ( 1/2) de glycérine (USP) Il faut faire attention à ne pas ajouter ces ingrédients lustrants complémentaires en excès car on obtiendrait un effet de marbrures lors de l'applica- tion. La composition doit être stockée à des températures supérieures au point de congélation. Toutefois, si elle gèle, elle peut être mise à dégeler à température ambiante sans qu'elle perde de son efficacité. Pour l'application, il faut d'abord nettoyer et sécher la surface à traiter Un chiffon pro- pre sec est humidifié avec la composition qui est appliquée légèrement sur toute la surface On laisse partiellement sécher à l'air puis on polit Seule une mince couche est nécessaire La composition peut également être facilement appliquée au pinceau ou par pulvérisation. Un certain nombre d'essais destinés à une large gamme d'applications, ont été réalisés avec la composition Un des usages essentiels est de chasser la pluie des parebrise d'avions, de vé- hicules à moteur tels qu'automobiles, camions, bateaux La totalité de la vitre d'une automobile côté conducteur a été traitée, puis on a conduit sous une pluie modérée Sur la vitre traitée, la pluie formait d'innombrales gouttelettes miniatures qui ne se regroupaient pas Ces minuscu- les gouttelettes étaient chassées de la vitre par une vitesse approchant les 30 à 40 miles/heure ( 50-65 km/h) et la visibilité était excellente sans utilisation des essuie-glaces. La vitre non traitée présentait le typique rideau de pluie et offrait une visibilité nulle Toutes les vitres de deux voitures ont ensuite été traitées et, après six mois pendant lesquels les voi- tures étaient lavées environ deux fois par semaine dans des installations mécaniques classiques de lavage-auto de stations-service, les essuie-glaces n'étaient toujours pas nécessaires. Une autre caractéristique importante de la présente invention réside dans le fait qu'elle inhibe la fixation de givre ou de glace sur la surface traitée Ceci ne veut pas dire qu'elle em- pêche la formation de givre ou de glace sur la surface traitée, mais qu'elle rend beaucoup plus facile son élimination Différents types de vitre, chacune d'environ un pied carré (un peu moins d'un mètre carré), ont été enrobés de la composition puis aspergés d'eau Ils ont ensuite été placés dans un congélateur pendant plusieurs heures pour que l'eau gèle Lorsque la vitre traitée était enlevée du congélateur, elle présentait des centaines de gouttelettes miniatures congelées sur sa surface, celles- ci étant enlevées par un grattage doux Les essais de gelfgrattage ont été répétés 47 fois sans perte d'efficacité. Additionnellement, la composition de la présente invention est utile pour recouvrir les ailes d'avion afin de rendre le dégivrage plus efficace La composition de la présente invention peut aussi être utilisée pour les bâteaux et engins de navigation afin d'inhiber le givre et le dépôt de saletés La composition peut également être utilisée pour traiter les skis afin de dimi- nuer leur frottement sur la neige. L'élimination des éclaboussures d'insectes sur un pare-brise qui a été traité avec la com- position est facilitée. La composition peut être appliquée sur des articles en cuir tels que chaussures, manteaux, ceintures, etc afin de les imperméabiliser Outre son imperméabilisation, le cuir, tout spé- cialement les chaussures, gagne lustre et brillance. La composition a été appliquée sur un ciseau neuf en accier, sur une scie neuve et sur une paire de pinces neuves et à une barre de fer Ceux-ci ont été laissés à l'extérieur sur le sol humide et exposés aux éléments Après huit mois, ils n'ont montré aucun signe de rouille. La composition a été appliquée sur une moitié d'un seau à champagne en argent Après plu- sieurs semaines, la surface traitée ne montrait qu'un léger ternissement alors que la surface non traitée présentait l'habituel ternissement inesthétique. La composition a été appliquée sur un seau de 8 1 en laiton et la formation du ternissement a été largement réduite. La composition a été appliquée sur le réservoir d'eau en plastique d'un système humidifi- cateur à usage domestique Elle a inhibé l'entartrage par les minéraux contenus dans l'eau sur la surface traitée Il est ainsi beaucoup plus facile de nettoyer le bac de l'humidificateur. La composition a été pulvérisée sur les feuilles de plantes tropicales destinées aux habita- tions et aux bureaux Les feuilles ont pris un aspect brillant très plaisant qui en améliore l'apparence Huit mois après (à l'heure o nous écrivons), les plantes n'ont montré aucun signe que cela leur était nuisible et ont en fait prospéré. On comprendra que les exemples décrits ci-dessus ne sont pas destinés à limiter la portée de la présente invention Il est certain que de nombreuses variantes seront évidentes pour l'homme de l'art sans se départir de l'esprit de la présente invention Les revendications anne- xées, interprétées de manière appropriée, forment la seule limitation à la portée de la présen- te invention. R E V E N D ICATIONS 1 Composition pour enduire des matériaux poreux ou non poreux afin de les rendre hy- drophobes, ladite composition étant essentiellement composée d'un alkyl polysiloxane de for- mule: R si o R 2 n dans lequel N est un nombre entier supérieur à 1, R 1 est un radical alkyle inférieur contenant de 1 à 7 atomes de carbone, et R 2 est de l'hydrogène, un radical alkyle inférieur contenant de 1 à 7 atomes de carbone, ou un radical aryle contenant environ 6 atomes de carbone, et de silicate de sodium dans une proportion représentant environ 5 % à 150 % en poids ou en volume dudit polysiloxane. 2 Composition selon la Revendication 1, dans laquelle ladite composition comprend addi- tionnellement un émulsifiant pour polysiloxane afin que le polysiloxane émulsionné contienne de 30 % à 70 % de silicone auquel on ajoute jusqu'à 200 parties d'eau environ pour une partie de polysiloxane émulsionné. 3 Composition selon la Revendication 1, dans laquelle ladite composition comprend addi- tionnellement une partie de propylène glycol (USP) ou de glycérine (USP) pour 400 parties de polysiloxane émulsionné. 4 Composition selon la Revendication 1, dans laquelle ladite composition comprend addi- tionnellement une demi-partie de propylène glycol et une demi-partie de glycérine (USP) pour 400 parties de polysiloxane émulsionné. Composition selon la Revendication 1, dans laquelle ledit alkyl polysiloxane est le phé- nylméthyl polysiloxane. 6 Composition selon la Revendication 1, dans laquelle ledit alkyl polysiloxane est le mé- thylhydrogène polysiloxane. 7 Composition selon la Revendication 1, dans laquelle la valeur de N est comprise entre 4 et 950 environ. 8 Composition selon la Revendication 1, dans laquelle ledit alkyl polysiloxane est le poly- diméthyl siloxane. 9 Composition selon la Revendication 1, dans laquelle ladite composition comprend addi- tionnellement de l'eau comme solvant et diluant.