Brevet FR2745293A1 — publié le 19970829

La présente invention concerne des peintures de signalisation routière à base d'eau et, plus particulièrement, de telles peintures qui ont un temps de séchage rapide. Une des caractéristiques importantes des peintures de signalisation routière est la vitesse à laquelle elles sèchent après application, car cela régit le taux d'interruption nécessaire du trafic routier pour îo pourvoir les appliquer. Ces peintures sont traditionnellement à base de résines dissoutes dans des solvants organiques. En plus d'être potentiellement polluants pour l'environnement, ces solvants s'évaporent rapidement après application de la peinture sur la route (indispensable pour le séchage rapide d'une signalisation fraîchement appliquée) et exposent les gens qui y travaillent à des problèmes de santé potentiels. De ce fait, on souhaite le développement de signalisations routières plus respectueuses de l'environnement. Un type de peinture de signalisation routière plus respectueuse de l'environnement est formé en utilisant des dispersions polymères à base d'eau plutôt qu'à base de solvants. Mais, malheureusement, il est bien connu dans la technique que le temps de séchage de peintures à base d'eau dépend fortement de l'humidité relative de l'atmosphère dans laquelle elles sont appliquées. Un jour humide, une peinture à base d'eau peut prendre plusieurs heures ou davantage pour sécher et ce temps de séchage prolongé limite sévèrement 3c l'utilisation pratique de peintures de signalisation routière à base d'eau. Plusieurs chercheurs ont tenté de remédier à ce problème. Par exemple, l'application postérieure d'une solution saline est décrite dans le document EP-A-0 200 249 (Akzo). Ce procédé peut être efficace, mais a certains inconvénients importants. La peinture à appliquer doit se trouver à la limite de la stabilité et il y a donc toujours une possibilité qu'une telle peinture se solidifie avant d'être utilisée. Un autre problème potentiel est que le film séchera très lo rapidement à la surface et que cette peau superficielle pourra empêcher le séchage complet du film. Ainsi, bien que la couche supérieure soit sèche, les parties inférieures seront encore très riches en eau, ce qui posera des problèmes associés à la résistance à la pluie de la signalisation routière fraîchement appliquée. Ce système, bien qu'il offre un procédé de séchage rapide de peintures de signalisation routière à base d'eau, est rarement appliqué en exploitation commerciale. Le document WO 94/29 391 (Plastiroute) décrit l'emploi d'une peinture à base d'eau basée sur un type spécial de polymère en dispersion aqueuse (dont la description est donnée dans les documents EP-B-0 322-188 et EP-A-409 459 (Rohm and Haas)) et d'un système d'application postérieure d'un acide soluble dans l'eau à la peinture fraîchement appliquée. Ce procédé remédie à la nécessité d'avoir une peinture tout juste stable, mais souffre également de l'inconvénient potentiel que le film séchera très rapidement à la surface, la peau ainsi obtenue empêchant un séchage complet du film. Ces essais antérieurs pour induire un séchage rapide dans une peinture de signalisation routière à base d'eau enseignent l'emploi d'un agent soluble dans l'eau permettant de provoquer l'accélération du séchage. On a à présent trouvé de façon inattendue que des particules polymères extrêmement hydrophobes, solides, sèches et totalement insolubles amenées en contact avec une peinture de signalisation routière à base d'eau pouvaient provoquer un séchage extrêmement rapide de la peinture fraîchement appliquée. En conséquence, selon un premier aspect, la présente invention vise une peinture de signalisation routière à base d'eau caractérisée en ce que des particules d'un composé polymère ou minéral solide, qui sont capables d'absorber l'eau par coordination, sont incorporées à la peinture. Un autre aspect de l'invention vise un procédé d'accélération du séchage d'une peinture de signalisation routière à base d'eau sur une surface, consistant à appliquer la peinture à la surface et à pulvériser sur la peinture appliquée des particules d'un composé polymère ou minéral solide, qui sont capables d'absorber l'eau. L'invention comprend également, selon un autre aspect, l'utilisation de particules d'un composé polymère ou minéral solide, qui sont capables d'absorber l'eau pour accélérer le séchage de peintures de signalisation routière à base d'eau. Ce qui est assez remarquable, même si les particules précitées ne sont pas solubles et ne viennent en contact qu'avec la surface de la peinture, c'est que le séchage ne se fait pas juste à la surface. En effet, le séchage peut se produire sur toute la profondeur du film, comme cela peut être démontré en testant la résistance à l'eau ou la résistance à la pluie de la peinture fraîchement appliquée. La présente invention est particulièrement utilisable pour accélérer le séchage de nouvelles formulations de peinture en film épais qui contiennent 87 à 93 % en poids de solides au total pour permettre d'appliquer des films d'une épaisseur de 1 mm et plus, typiquement de 1 à 3 mm. Du fait de leur épaisseur relativement importante, ces films sèchent assez lentement en dépit de l'emploi de liants de séchage rapide tels que ceux décrits dans les documents EP-B-0- 322 188 et EP-A-409 459 mentionnés ci-dessus. Un type de particule préférée est un type quelconque de particule qui absorbe de l'eau par coordination avec les molécules d'eau. Un exemple du commerce de particules polymères qui peuvent absorber de l'eau par coordination est le type de produit couramment connu sous le nom de résines échangeuses d'ions. On a trouvé qu'en général, quelle que soit la chimie spécifique de la résine échangeuse d'ions, ces particules - qui sont complètement insolubles, sèches, solides et extrêmement hydrophobes entraînent un séchage court et complet inattendu du film de peinture lorsqu'elles sont amenées en contact avec une peinture de signalisation routière à base d'eau fraîchement appliquée. Comme expliqué ci-dessus, ce séchage rapide est extrêmement important dans la pratique de la signalisation routière et peut permettre une application rapide et simple de signalisations routières horizontales basées sur des produits à base d'eau. En outre, comme de nombreux chercheurs ont constaté que les signalisations routières à base d'eau duraient plus longtemps que leurs contre- parties à base de solvants, la présente invention, qui permet l'emploi facile et efficace des peintures à base d'eau dans le domaine de la signalisation routière, peut également donner lieu à d'importants avantages économiques en raison de la durée de vie étendue des signalisations à base d'eau. On a trouvé que les résines échangeuses d'ions n'adhéraient pas de manière permanente à la surface de la l0 peinture et n'apportaient donc aucun changement permanent non souhaitable au film. En fait, généralement, on a constaté que les perles se limitaient à la surface du revêtement de peinture humide si elles étaient pulvérisées sur celui-ci, en restant en contact juste assez longtemps pour absorber l'eau de la peinture. Cette propriété remarquable est un avantage majeur de cette forme de réalisation de la présente invention. Les perles pulvérisées restent éparses sur la peinture appliquée ou voisines de celle-ci, si bien qu'on envisage de pouvoir les recueillir, éventuellement par succion, et de les réutiliser. Selon la quantité d'eau qu'elles ont absorbée, les perles seraient éventuellement séchées avant une ré-utilisation, bien que cela puisse ne pas être nécessaire. Ce serait naturellement une économie de coût importante et qui apporterait également un avantage du point de vue de l'environnement. Une autre économie de coût importante est réalisée du fait que l'on a constaté que les perles de résine échangeuse d'ions déjà utilisées travaillaient aussi bien dans cette application que de nouvelles perles. Un procédé possible d'application des perles consiste à les mélanger aux perles de verre couramment appliquées postérieurement à de nombreuses signalisations routières (pour donner une visibilité dans la nuit). Les perles échangeuses d'ions, qui adhèrent à la peinture comme les perles de verre, augmenteront la rugosité du film et c'est une propriété hautement souhaitable du fait qu'elle peut augmenter la résistance au patinage de la signalisation routière. En plus des perles de résines échangeuses d'ions, on peut utiliser d'autres particules dans la présente invention, notamment des particules solides qui sont capables d'absorber l'eau. Comme exemples, on peut citer les gels polymères superabsorbants tels que le "gel Sumica", des polymères séchés à sphères creuses tels que le "Ropaque OP-62" séché et le talc. Le procédé normal d'application des particules à la peinture de signalisation routière consiste à pulvériser la peinture, à appliquer ensuite les perles de verre éventuelles et enfin à pulvériser les particules. En variante, les particules peuvent être appliquées avant ou conjointement avec les perles de verre ou même incorporées au jet de peinture lorsque celle-ci est pulvérisée. Dans ce dernier cas, les particules sont moins à même de se limiter à la surface de la peinture. Le taux d'application des particules dépend de la vitesse de séchage requise. Cependant, une densité de 30 g de particules par mètre carré de peinture appliquée est normalement le maximum nécessaire. o30 Les particules peuvent être appliquées conjointement avec les traitements en solution acide ou saline décrits dans les documents WO 94/29 391 et EP-A-0- -249. En outre, les particules peuvent être appliquées comme une espèce de stade "curatif" après l'application de la peinture de signalisation routière. Par "stade curatif", on entend que, si une équipe de signalisation routière applique par les moyens habituels une peinture de signalisation routière à base d'eau et qu'elle constate que la peinture ne sèche pas assez rapidement, elle peut accélérer notablement le séchage en appliquant des particules selon l'invention. Cette situation peut être envisagée dans le cas d'une opération de signalisation routière à base d'eau qui a commencé dans des conditions climatiques favorables (par exemple 20 C et 50 % d'humidité relative), mais s'est terminée dans des conditions défavorables telles que 10 C et 85 % d'humidité relative. Dans un tel cas, les signalisations routières à base d'eau les plus récemment appliquées sécheront très lentement (sinon pas du tout) et il sera difficile, voire impossible, de permettre une circulation normale du trafic sur la route récemment peinte. Dans un tel cas, l'équipe de signalisation routière peut traiter postérieurement les signalisations routières les plus récemment appliquées avec les particules selon l'invention. Cela provoquera un séchage rapide des signalisations routières à base d'eau et permettra la circulation normale du trafic. On envisage par ailleurs que l'emploi de la présente invention comme stade curatif puisse être particulièrement utilisable au cours de l'application de signalisations routières à base d'eau de grandes surfaces telles que des passages cloutés couramment désignés par " passages pour piétions ". Un autre avantage de l'invention se rapporte à l'application de perles de verre dans des peintures de signalisation routière. Comme on le sait, les perles attirent l'eau, ce qui les amène à s'agglomérer ensemble. Ces agglomérations empêchent les perles de circuler librement, ce qui peut être un problème notable au cours de l'utilisation de perles de verre à des fins de îo signalisation routière. Si, conformément à la présente invention, les particules de composé polymère ou minéral solide sont mélangées conjointement avec les perles de verre au cours de l'application, les caractéristiques de mobilité des perles de verre sont sensiblement accrues en limitant leur tendance à former des agglomérats non manipulables. Cet avantage de la présente invention est particulièrement efficace lorsque les particules comprennent un polymère séché en forme de sphères creuses de faible diamètre. Ces particules pourraient être obtenues par le séchage d'un polymère opacifiant à sphères creuses à base d'eau, tel que le Ropaque OP-62 (disponible dans le commerce chez Rohm and Haas Company). Des exemples de peintures de signalisation routière séchées par l'application postérieure de perles de résines échangeuses d'ions sont donnés ci-dessous. EXEMPLE 1 A l'aide d'une lame traînante ayant un intervalle d'application de 600 Jtm, une peinture de signalisation routière à base d'eau décrite dans le tableau 1 est appliquée sur un substrat de matière plastique mince. Il s'agit d'une peinture à base d'un liant à prise rapide. L'application a été répétée. Une application a été séchée sans additions quelconques, l'autre application a été traitée par une pulvérisation postérieure (29 g/m2) de perles échangeuses d'ions du type CG-6000 (forme Na). Les conditions de séchage étaient de 23 C et de 50% d'humidité relative (HR), avec un faible écoulement d'air. Au bout de 20 minutes de séchage ambiant, les observations suivantes ont été faites. Peinture de signalisation routière à base d'eau A sans traitement postérieur: On a observé que la peinture était relativement humide et présentait une peau, mais le test de séchage par torsion sur le doigt (comme décrit dans la norme ASTM D1640 à cette exception qu'aucune pression du doigt n'a été exercée) révélait qu'en dessous de la peau sèche, la plus grande partie de la peinture était humide et non durcie. Le film a été immergé dans de l'eau: il se dissolvait complètement au bout d'une immersion de quatre minutes. Le temps de séchage au doigt du film, comme mesuré par la norme ASTM D713, était d'environ 7 minutes. Peinture de signalisation routière à base d'eau A traitée par une pulvérisation postérieure de perles échangeuses d'ions (type CG-6000 (forme Na)): Le film était totalement sec, comme testé par le test de torsion sur le doigt (comme décrit ci-dessus). L'immersion de ce film dans de l'eau a révélé qu'il était encore intact au bout de 4 minutes d'immersion. Même après immersion dans de l'eau, le film était très solide et résistant. Le temps de séchage au doigt du film, comme mesuré par la norme ASTM D713, était d'environ 3 minutes. Cet exemple montre que la présente invention permet un temps de séchage au doigt notablement plus court et un temps notablement plus court pour le développement d'une résistance à l'immersion dans l'eau. De manière assez surprenante, ces résultats sont réellement meilleurs que ceux de la technologie de prise rapide décrite dans les documents EP-B-0 322 188 et EP-A- 0 409 459 (Rohm and Haas). EXEMPLE 2 A l'aide d'une lame traînante ayant un intervalle d'application de 600 gm, une peinture de signalisation routière à base d'eau décrite dans le tableau 1 (peinture de type à prise rapide) a été appliquée sur un substrat de matière plastique mince. Cette application a été répétée. Une application a été séchée sans modification. L'autre application a été traitée par une pulvérisation postérieure (29 g/m2) de perles échangeuses d'ions du type CG-6000 (forme Na). Les conditions de séchage étaient de 23 C et 95 % d'humidité relative (RH), sans écoulement d'air. Au bout de 20 minutes de séchage dans ces conditions d'humidité élevée et d'écoulement d'air nul, les observations suivantes ont été faites. Peinture de signalisation routière à base d'eau A sans traitement postérieur: On a observé que le film de peinture était extrêmement humide. L'essai de séchage par torsion sur le doigt (comme décrit ci- dessus) révélait que la peinture était humide et non durcie. Après immersion dans de l'eau, le film se dissolvait complètement après moins de 4 minutes d'immersion. Peinture de signalisation routière à base d'eau A (une peinture de type à séchage rapide) traitée par une pulvérisation postérieure de perles échangeuses d'ions (de type CG-6000 (forme Na)): Le film de peinture était complètement sec comme testé par torsion sur le doigt (comme décrit ci-dessus). L'immersion de ce film dans l'eau a révélé que le film était intact au bout de 4 minutes d'immersion. Même après cette immersion dans l'eau, le film était très solide et résistant. L'exemple 2 montre que la présente invention permet un temps de séchage au doigt notablement plus court et un temps notablement plus court pour le développement de la résistance à l'immersion dans l'eau d'une signalisation routière à base d'eau même lorsque la signalisation fraîchement appliquée est séchée dans les conditions climatiques extrêmement défavorables de 95 % d'humidité relative. On notera encore que ces résultats sont améliorés vis-à-vis de la technologie à prise rapide décrite dans les documents EP-B-0 322 188 et EP-A-0 409 459. EXEMPLE 3 La peinture A a été appliquée sur un support de matière plastique à l'aide d'un lame traînante ayant un intervalle d'application de 300 Mm. Une quantité de perles échangeuses d'ions (Amberjet 1200H (forme acide) a été pulvérisée (29 g/m2) sur la moitié du film à sécher. Les observations suivantes ont été faites. Partie avec traitement postérieur de perles échangeuses d'ions: Au bout de 2 minutes de séchage à 23 C et 50 % d'humidité relative, le film restait intact après une immersion dans l'eau de 4 minutes. Partie sans traitement postérieur de perles échanqeuses d'ions: Cette partie exigeait 15 minutes de séchage à 23 C et 50 % d'humidité relative pour pouvoir résister à 4 minutes d'immersion dans l'eau. L'exemple 3 montre que la chimie de la perle échangeuse d'ions (forme acide ou forme Na) n'est pas cruciale pour obtenir l'accélération du séchage. EXEMPLE 4 La peinture B décrite dans le tableau 2 (une peinture classique du type à séchage lent) a été appliquée sur un support de matière plastique à l'aide d'une lame traînante ayant un intervalle d'application de 300 0 m. Une quantité de perles échangeuses d'ions (Amberjet 1200H, forme acide) a été pulvérisée (29 g/m2) sur la moitié du film à sécher. Les observations suivantes ont été faites. Partie avec traitement postérieur de perles échangeuses d'ions: Au bout de 4 minutes de séchage à 23 C et 50 % d'humidité relative, le film résistait à une immersion dans de l'eau de quatre minutes. Partie sans traitement postérieur de perles échangeuses d'ions: Cette peinture exigeait 45 minutes de séchage à 23 C et 50 % d'humidité relative avant d'être à même de résister à une immersion de 4 minutes dans l'eau. L'exemple 4 montre que la technologie de l'invention opère aussi bien avec des peintures de type classique qu'avec des peintures de type à prise rapide. 3 o EXEMPLE 5 La peinture A (une peinture de type à prise rapide) a été appliquée sur un support de matière plastique à l'aide d'une lame traînante ayant un intervalle d'application de 300 pm. Une quantité de perles échangeuses d'ions (CG-6000 forme Na) a été pulvérisée (29 g/m2) sur une moitié du film à sécher. Les observations suivantes ont été faites. Partie avec traitement postérieur de perles échangeuses d'ions: Au bout de 5 minutes de séchage à 23 C et 50 % d'humidité relative, le film restait intact pendant une immersion dans de l'eau de 4 minutes. Partie sans traitement postérieur de perles échangeuses d'ions: Cette peinture exigeait 17 minutes de séchage à 23 C et 50 % d'humidité relative avant d'être à même de résister à une immersion de 4 minutes dans l'eau. Tableau I - Formulation de la peinture A, basée sur un polymère en émulsion acrylique de type à séchage rapide INGREDIENTS Kg Fonction Ajouter les produits suivants sous agitation modérée: Primal E-2706(50 %) 495,0 Polymère en émulsion à prise rapide Orotan 901 (30 %) 8,5 Dispersant de pigment Triton CF-10 4,5 Agent tensioactif Drew TG-4250 4,0 Démoussant SANS SILICONE Eau 80,0 Tioxide TR-92 270,0 Dioxyde de titane Durcal 5 400,0 Carbonate de Ca 5.m Durcal 10 400,0 Durcal 10 4C00,0 Carbonate de Ca 10 jm Mélanger pendant 20 minutes. Ne pas broyer. Lorsque le mélange est uniforme, ajouter Ethanol ajouter ces 23, 0 Stabilisant gel-dégel Texanol 4 produits 26, 5 Agent coalescent Eau en pré- 8,0 Ammoniaque I mélange 0,4 Comme nécessaire pour (25%) maintenir le pH au- dessus de 9,6, voir note ci- dessus Drew TG-4250 1,6 Démoussant SANS SILICONE Eau 20,0 Ajuster à la viscosité appropriée Bien mélanger Silice S21 300,0 Silice en grosses particules Eau 5,9 Ajuster à la viscosité appropriée Drew TG-4250 1,0 Démoussant SANS SILICONE Bien mélanger Total 2048,4 kg ou environ 1000 litres Le Primal E-2706, l'Orotan 901 sont disponibles chez Rohm and Haas Company, le Triton CF-10 est disponible chez Union Carbide Company. Le Tioxide TR- 92 est disponible chez Tioxide Company. Les Durcal 5 et 10 sont disponibles chez OMYA Company. Le Drew TG-4250 est disponible chez Drew Company. Le Texanol est disponible chez Eastman Chemical Company. La Silice S21 est disponible chez Silice et Kaolin. Tableau 2 - formulation de la peinture B, basée sur un polymère en émulsion acrylique classique INGREDIENTS Kg Fonction Ajouter les produits suivants sous agitation modérée: Rhoplex AC-630 (50 %) 495,0 Polymère en émulsion classique Orotan 901 (30 %) 8,5 Dispersant de pigment Triton CF-10 4,5 Agent tensioactif Drew TG-4250 4,0 Démoussant SANS SILICONE Eau 80,0 Dioxyde de titane Tioxide TR-92 270,0 Carbonate de Ca 5 im Durcal 5 400,0 Carbonate de Ca 10 pm Durcal 10 400,0 Mélanger pendant 20 minutes. Ne pas broyer. Lorsque le mélange est uniforme, Stabilisant gel- dégel ajouter: Agent coalescent Ethanol Ajouter ces 23,0 Texanol 4 produits 26,5 Eau | en pré8,0 Comme nécessaire pour Ammoniaque | mélange 0,4 maintenir le pH au-dessus de (25') I 9,6 (voir note ci-dessus) Démoussant SANS SILICONE Ajuster à la viscosité Drew TG-4250 1,6 appropriée Eau 20,0 Silice en grosses particules Ajuster à la viscosité Bien mélanger appropriée Silice S21 300,0 Démoussant SANS SILICONE Eau 5,9 Drew TG-4250 1,0 Bien mélanger Total 2084,4 kg ou environ 1000 litres Le Rhoplex AC-630 est disponible chez Rohm and Haas Company. Les autres ingrédients sont disponibles comme indiqué dans le tableau 1. R E V E N D I C A T I O NS 1. Peinture de signalisation routière à base d'eau, caractérisée en ce que des particules d'un composé polymère ou minéral solide, qui sont capables d'absorber l'eau, sont incorporées à la peinture. 2. Peinture selon la revendication 1, caractérisée en ce que les particules comprennent un composé polymère ou minéral solide capable d'absorber 1o l'eau par coordination, un polymère à sphères creuses, ou du talc. 3. Peinture selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le composé polymère ou minéral solide comprend des perles de résine échangeuse d'ions ou un gel superabsorbant. 4. Peinture selon la revendication 3, caractérisée en ce que les perles de résine échangeuse d'ions comprennent des perles d'une résine cationique sous forme potassique. 5. Peinture selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la peinture est une formulation de peinture en film épais contenant 87 à 93 % en poids de solides au total et ayant une épaisseur d'au moins 1 mm. 6. Procédé d'accélération du séchage d'une peinture de signalisation routière à base d'eau sur une surface, consistant à pulvériser avec la peinture sur la surface, ou à pulvériser sur la peinture appliquée, des particules d'un composé polymère ou minéral solide, lesdites particules étant capables d'absorber l'eau. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les particules sont injectées au jet de pulvérisation de la peinture sortant du pistolet d'application de peinture au cours de la projection de la peinture. 8. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que des perles de verre sont injectées avec lesdites particules. 9. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, comprenant une première étape d'application de la peinture suivie de l'application, sur la partie supérieure de la peinture, de perles de verre, suivie de l'application, sur la partie supérieure de la peinture et des perles de verre, desdites particules 10 Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, comprenant une première étape d'application de la peinture, suivie de l'application sur la partie supérieure de la peinture desdites particules, suivie de l'application sur la partie supérieure de la peinture et desdites particules, de perles de verre. 11. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que à la fois lesdites particules et également une solution acide ou saline sont pulvérisées postérieurement sur la peinture, simultanément ou séquentiellement. 12. Utilisation de particules d'un composé polymère ou minéral solide qui sont capables d'absorber l'eau, pour accélérer le séchage d'une peinture de signalisation routière à base d'eau.