Brevet FR2866893A1 — publié le 20050902

La présente invention concerne l'application du TME à titre d'agent de coalescence et des compositions renfermant le TME à titre d'agent de coalescence. Des liants sont couramment utilisés dans différentes applications comme les compositions aqueuses de revêtement (peintures en phase aqueuse, laques, vernis), les pâtes pigmentaires pour textile, les sauces de couchage pour papier ou encore les colles. Pour la plupart de ces applications, il est demandé à ces liants de pouvoir former des films résistants, uniformes, adhérents et permettant le séchage à une température la plus basse possible. Ainsi, pour respecter ces différentes exigences, il est d'usage d'incorporer un agent de coalescence (encore appelé agent filmogène auxiliaire ou solvant de coalescence) au liant. La fonction de l'agent de coalescence est d'agir en tant que plastifiant temporaire, facilitant la filmification et la coalescence des particules de polymère du liant et abaissant la température minimale de formation du film (ci-après TMFF) pour un liant donné. II doit également répondre à des exigences bien définies incluant une bonne compatibilité avec les particules du liant et avec les autres ingrédients dans les formulations, une bonne stabilité en présence d'eau, une faible volatilité, une faible odeur et être non toxique. Des exemples d'agents de coalescence les plus utilisés sont le monoisobutyrate d e 2,2,4-trimethyl-1,3-pentane d iol (ci-après le TEXANOL ) et l'acétate de butyldiglycol (ci-après BDGA). Cependant, l'utilisation de ces agents fait chuter de façon significative la température de transition vitreuse (Tg) des liants utilisés et donc 30 les propriétés mécaniques de ces derniers. Les propriétés applicatives comme la résistance à l'abrasion et à l'encrassement sont affectées par cette baisse de Tg. D'autre part, avec le temps, ces agents peuvent migrer à la surface du revêtement et faciliter l'accrochage de salissures. Or, la demanderesse a découvert qu'un diacétal particulier, à savoir le 1, 1,2,2-tétraméthoxyéthane (ci-après le TME) possédait une forte 5 activité comme agent de coalescence. C'est pourquoi la présente invention a pour objet l'application du TME a titre d'agent de coalescence dans une composition mettant en oeuvre un agent de coalescence. Les compositions mettant en oeuvre un agent de coalescence sont 10 par exemple des colles en phase aqueuse, des mastics en phase aqueuse, et plus particulièrement des compositions aqueuses de revêtement On entend par composition aqueuse de revêtement, au sens de l'invention, une composition liquide ou en pâte, qui appliquée sur un subjectile, c'est-à- dire un support sur lequel on applique une peinture ou analogue (vernis, lasure, etc..) forme après séchage un film adhérant et résistant jouant un rôle protecteur et/ou décoratif. Elle se compose généralement d'au moins un liant en émulsion ou dispersion aqueuse et d'eau et peut contenir, le cas échéant, des pigments ou d'autres matières colorantes ainsi que des matières de charge et différents additifs. Une formulation type est constituée d'environ au moins 10 %, ou 20 %, voire 30 %, ou même 40 % ou 50 % en poids de liant. A titre d'exemples de compositions aqueuses de revêtement selon l'invention, on peut citer les cires pour parquet, les enduits, les crépis, les vernis, les laques, les lasures, les apprêts et notamment les peintures. La présente invention a donc notamment pour objet l'application du TME à titre d'agent de coalescence dans des colles en phase aqueuse, des mastics en phase aqueuse et plus particulièrement des compositions aqueuses de revêtement. A titre d'agent de coalescence, le TME confère de remarquables 30 propriétés illustrées ci-après dans la partie expérimentale aux compositions auxquelles il est incorporé. Il facilite notamment la filmification à plus basse température qu'en l'absence d'un tel agent. Celle-ci peut même intervenir à température ambiante. Il permet également la formation de films continus, homogènes et adhérents. Les films obtenus ont généralement de bonnes qualités mécaniques comme la résistance à l'abrasion, la résistance à l'eau, ne présentent pas de collant superficiel et sont peu sensibles à l'encrassement. De plus, outre le fait que le TME n'est pas toxique et qu'il n'a pas tendance à s'évaporer fortement lors de sa mise en oeuvre (température d'ébullition est de 165 C), il est parfaitement compatible avec les particules de polymères du liant et avec l'eau. Ces propriétés justifient l'utilisation du TME dans la réalisation de compositions mettant e n oeuvre un agent de coalescence et un liant comme des compositions aqueuses de colle, des compositions aqueuses de mastic, des compositions aqueuses pour le traitement des surfaces de différents matériaux en particulier comme peinture, vernis, laque, lasure, c'est-àdire un procédé de préparation de telles compositions dans lequel on mélange les ingrédients de la composition pour obtenir cette dernière. C'est pourquoi la présente invention a encore pour objet une composition comprenant un liant et un agent de coalescence, caractérisée en ce que l'agent de coalescence est le 1,1,2,2-tétraméthoxyéthane (TME). A titre d'illustration des liants utilisables selon la présente invention, on peut citer: les latex, les résines alkydes en émulsion ou dispersion aqueuse, les résines polyesters en émulsion ou dispersion aqueuse, les résines époxydiques en émulsion ou dispersion aqueuse à 1 composant (1 K) ou bi-composants (2K), les résines polyuréthannes en émulsion ou dispersion aqueuse à 1 composant (1 K) ou bi-composants (2K). De préférence, on utilise les latex qui sont des compositions aqueuses comportant une émulsion ou une suspension de particules de polymère dans un milieu aqueux. Les latex sont bien connus de l'homme du métier et sont préparés généralement par (co)polymérisation en émulsion ou suspension dans un milieu aqueux d'au moins un monomère éthyléniquement insaturé. Ces monomères peuvent être choisis parmi le groupe constitué 5 par: les acides m ono- et d i-carboxyliques insaturés éthyléniques comme l'acide acrylique, l'acide méthacrylique, l'acide maléique, l'acide fumarique les vinyles aromatiques tels que le styrène, l'alpha m éthyl styrène, le vinyl toluène, les esters de l'acide (méth)acrylique comme par exemple les (méth) acrylates d'alkyle, d'hydroxyalkyle ou d'alcoxyalkyle tels que l'acrylate de méthyle, l'acrylate éthyle, l'acrylate de propyle, l'acrylate de n- butyle, l'acrylate de 2-éthylhexyle, le méthacrylate de méthyle, le méthacrylate d'éthyle, le méthacrylate de propyle, le méthacrylate de n- butyle, le méthacrylate de 2- éthylhexyle, l'acrylate d'hydroxypropyle, l'acrylate d'éthoxyéthyle, le méthacrylate d'hydroxypropyle, le méthacrylate d'éthoxyéthyle, les esters des acides dicarboxyliques insaturés éthyléniques tels que le maléate de butyle, les esters vinyliques des acides carboxyliques linéaires ou branchés tels que 20 l'acétate de vinyle, les versatates de vinyle, le stéarate de vinyle, le propionate de vinyle, - les monooléfines telles que l'éthylène, le propylène, - les diènes conjuguées telles que le butadiène, l'isoprène, l'acrylamide, le méthacrylamide et leurs dérivés tels que l'acide acrylamidométhylpropanesulfonique l'acrylonitrile, le méthacrylonitrile, le chlorure de vinyle, le chlorure de vinylidène La composition du mélange de monomères à polymériser dépend de la Tg et donc du caractère qu'on souhaite donner au polymère formé (latex 30 dur ou latex mou ). Ces latex peuvent être obtenus selon les techniques de (co)polymérisation connues de l'homme du métier, notamment en émulsion aqueuse des monomères polymérisables, en présence d'amorceurs radicalaires et de tensio-actifs. La polymérisation peut être réalisée en continu, en batch ou en semicontinu. Comme exemples de latex pouvant être utilisés dans la présente 5 invention, on peut citer: les copolymères d'acrylates (latex de type acrylique pur) comme le Mowilith DM 777 commercialisé par la société CLARIANT, les copolymères styrène acrylate (latex de type styrène acrylique) comme le Mowilith LDM 6636 commercialisé par la société CLARIANT, les copolymères acétatelversatate de vinyle (latex de type vinyl versatique) comme le Mowilith LDM 2417 commercialisé par la société CLARIANT, les homopolymères acétate de vinyle comme le Mowilith LD 167 commercialisé par la société CELANESE, les copolymères de styrènebutadiène, les copolymères vinylacétateléthylène comme le Mowilith LDM 1851 commercialisé par la société CELANESE. Alternativement, les liants de la p résente invention peuvent être des résines alkydes en émulsion ou dispersion aqueuse. Ces résines alkydes sont généralement préparées par polycondensation de différents polyacides, de polyols et d'acides gras. Des exemples de résines alkydes en émulsion ou dispersion aqueuses commerciales sont les résines Resydrol commercialisées par la société UCB, les résines Arolon commercialisées par la société REICHHOLD. Les liants de la présente invention peuvent être également des résines polyesters en émulsion ou dispersion aqueuse. Ces résines s ont g énéralement 1 es produits d e l a réaction entre des polyols et des polyacides. Des exemples de résines polyesters en émulsion ou dispersion 30 aqueuse commerciales sont les résines Resydrol commercialisées par la société UCB. De plus, les liants de la présente invention peuvent être des résines époxydiques en émulsion ou dispersion aqueuse. Ces résines époxydiques peuvent être préparées par condensation d'épichlorhydrine avec du bisphénol A, du bisphénol F ou encore des novolaques. Des exemples de résines époxydiques en émulsion ou dispersion aqueuse commerciales sont les résines Ancarez commercialisées par la société AIR PRODUCTS, les résines Epi-rez TM commercialisées par la société SOLUTION. D'autre part, les liants de la présente invention peuvent être des 10 résines polyuréthannes en émulsion ou dispersion aqueuse. Ces résines polyuréthannes sont formées par la réaction entre des polyisocyanates aliphatiques et/ou aromatiques, bloqués ou non et des polyols (polyéther polyols, polyester polyols, polyépoxy polyols, polyacrylique polyols par exemples). On peut citer également les résines polyuréthannes hybrides telles que les dispersions uréthanne-acrylique. Des exemples de résines polyuréthannes en dispersion aqueuse sont les résines Syntegra commercialisées par la société DOW, les résines Neorez commercialisées par la société AVECIA, les résines Hybridur commercialisées par la société AIR PRODUCTS. Des exemples de polyols utilisés pour les dispersions de type 2K sont les Bayhydrol commercialisés par la société BAYER. Des exemples de polyisocyanates utilisés pour les dispersions de type 2K sont les Bayhydrur commercialisés par la société BAYER. Selon la présente l'invention, on utilise une quantité pondérale de TME allant de 0,5 % à 15 %, de préférence de 1 % à 5 % et particulièrement 3 % environ par rapport à la quantité pondérale de liant mis en oeuvre. La présente demande a encore pour objet une formulation de peinture en phase aqueuse comportant de l'eau, des adjuvants et une composition selon l'invention. Les formulations peuvent comporter comme adjuvants usuels: des pigments, des charges, des cosolvants, des agents épaississants, des agents de neutralisation, des agents de conservation, des agents anti-UV, des agents antioxydants, des agents anti-mousse, des agents de matité, des agents anti-peaux, des agents antisédimentation. Ces formulations peuvent être appliquées sur tout type de substrat comme le bois, les métaux, le béton, les matières plastiques, le verre. Les conditions préférentielles de mise en oeuvre des applications du TME a titre d'agent d e coalescence c i-dessus décrites s'appliquent également aux autres objets de l'invention visés ci-dessus, notamment aux compositions comprenant un liant et un agent de coalescence et aux formulations de peinture en phase aqueuse comportant de l'eau, des adjuvants et une composition selon l'invention. Les exemples qui suivent illustrent la présente demande. Exemples 1 - 3 et essais comparatifs A - F: influence du TME sur la température minimale de formation du film Dans ces exemples et essais comparatifs, une étude sur l'efficacité du TME (commercialisé par la société CLARIANT (France)) en tant qu'agent de coalescence dans différents types de liants commerciaux a été conduite par la mesure de la température minimale de formation du film (TMFF) puis comparée à d'autres agents de coalescence connus de l'homme de l'art. Pour mesurer la TMFF, l'agent de coalescence est additionné à chaque latex, goutte à goutte et sous agitation mécanique. Les différents mélanges obtenus sont ensuite laissés au repos pendant 36 heures. Puis chaque mélange est étalé sur la surface de l'appareil de mesure de TMFF Bar SS3000 avec un cadre calibré à 76 pm. Un gradient de température entre 0 C et 18 C est imposé à cette surface. Après trois heures de séchage, on note la TMFF correspondant à la température au-dessus de laquelle un latex forme après séchage un film continu, homogène et sans craquelure selon la norme ASTM D 2354. Agents de coalescence testés: TME: solution aqueuse à 50 % en poids Texanol : commercialisé par la société Eastman - BDGA: commercialisé par exemple par la société Lambert Rivière Latex commerciaux utilisés: Mowilith DM 777 ayant une TMFF de 13 C Mowilith LDM 6636 ayant une TMFF de 11 C Mowilith LDM 2417 ayant une TMFF de 11 C Les résultats expérimentaux apparaissent dans les tableaux 1 et 2 suivants. Tableau 1 Exemples Latex Agent de TMFF coalescence ( C) (% en poids) 1 Mowilith DM 777 TME (3%) 8 2 Mowilith LDM 6636 TME (3%) 4 3 Mowilith LDM 2417 TME (3%) 6 Tableau 2 Essais latex Agent de TMFF comparatifs coalescence ( C) (% en poids) A Mowilith DM 777 Texanol (3%) 4 B Mowilith LDM 6636 Texanol (3%) 6,5 C Mowilith LDM 2417 Texanol (3%) 3 D Mowilith DM 777 BDGA (3%) 3,5 E Mowilith LDM 6636 BDGA (3%) Cet abaissement de la TMFF pour le TME se situe au même niveau que le Texanol . Exemples 4-6 et essais comparatifs G-L: influence du TME sur la Tq Dans ces exemples et essais comparatifs, une étude sur l'influence du TME en tant qu'agent de coalescence dans différents types de liants commerciaux sur la Tg a été conduite puis comparée à d'autres agents de coalescence connus de l'homme de l'art. Pour mesurer la Tg, l'agent de coalescence est additionné à chaque latex, goutte à goutte et sous agitation mécanique. Les différents mélanges obtenus sont ensuite laissés au repos pendant 36 heures. Puis on forme un film de chaque mélange par étalement, à l'aide d'un cadre de 150 pm, sur une plaque de verre préalablement nettoyée à l'alcool. Le film est ensuite séché pendant 16 heures dans une étuve maintenue à 50 C puis des pastilles de polymère sont prélevées pour mesure de la Tg par calorimétrie différentielle DSC: Appareillage: DSC 30 Mettler Echantillon: film de polymère dans une nacelle d'aluminium scellé Programmation de température: -30 C à 130 C avec une programmation de C/minute. Agents de coalescence testés: - TME: solution aqueuse à 50 % en poids Texanol : commercialisé par la société Eastman - BDGA: commercialisé par exemple par la société Lambert Rivière Latex commerciaux utilisés: Mowilith DM 777 ayant une Tg de 28 C - Mowilith LDM 6636 ayant une Tg de 20 C - Mowilith LDM 2417 ayant une Tg de 22,5 C Les résultats expérimentaux apparaissent dans les tableaux 3 et 4 suivants. Tableau 3 Exemples Latex Agent de Tg coalescence ( C) (% en poids) 1 Mowilith DM 777 TME (3%) 21 2 Mowilith LDM 6636 TME (3%) 15 3 Mowilith LDM 2417 TME (3%) 19 Tableau 4 Essais latex Agent de Tg comparatifs coalescence ( C) (% en poids) G Mowilith DM 777 Texanol (3%) 9 H Mowilith LDM 6636 Texanol (3%) 6,5 1 Mowilith LDM 2417 Texanol (3%) 13,5 J Mowilith DM 777 BDGA (3%) 10 K Mowilith LDM 6636 BDGA (3%) -1,5 L Mowilith LDM 2417 BDGA (3%) 8,5 On constate que le TME ne fait baisser la Tg que de 3 C à 7 C par rapport aux Tg des latex témoins alors que le Texanol fait chuter la Tg d'environ 10 C à 20 C et le BDGA d'environ 14 C à 20 C. REVENDICATIONS, 1. Application du 1,1,2,2-tétraméthoxyéthane à titre d'agent de coalescence dans une composition mettant en oeuvre un agent de coalescence. 2. Application du 1,1,2,2-tétraméthoxyéthane à titre d'agent de coalescence selon la revendication 1, caractérisée en ce que la composition est une colle en phase aqueuse. 3. Application du 1,1,2,2-tétraméthoxyéthane à titre d'agent de coalescence selon la revendication 1, caractérisée en ce que la composition est 10 un mastic en phase aqueuse. 4 Application du 1,1,2,2-tétraméthoxyéthane à titre d'agent de coalescence selon la revendication 1, caractérisée en ce que la composition est une composition aqueuse de revêtement. 5. Une composition comprenant un liant et un agent de 15 coalescence, caractérisée en ce que l'agent de coalescence est le 1,1,2,2tétraméthoxyéthane. 6. Une composition selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'on utilise une quantité pondérale de 1,1,2,2-tétraméthoxyéthane allant de 0, 5 % à 15 % par rapport à la quantité pondérale de liant mise en oeuvre. 7. Une composition selon l'une des revendications 5 à 6, caractérisée en ce que l'on utilise une quantité pondérale de 1,1,2,2-tétraméthoxyéthane allant de 1 % à 5 % par rapport à la quantité pondérale de liant mise en oeuvre. 8. Une composition selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que l'on utilise une quantité pondérale de 1,1,2,2-tétraméthoxyéthane de 3 % par rapport à la quantité pondérale de liant mise en oeuvre. 9. Une composition selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que le liant est un latex. 10. Une formulation de peinture en phase aqueuse comportant de l'eau, des adjuvants et une composition telle que définie à l'une des revendications 5 à 9.