Brevet FR2865730A1 — publié le 20050805

4509FDEP 2865730 1 La présente invention concerne les moyens pour colorer dans la masse un enduit ou un mortier à base de liants hydrauliques pour une application dans l'industrie du bâtiment. Les enduits ou mortiers sont généralement colorés dans la masse par des pigments minéraux, par exemple par des oxydes de fer. Il y a un besoin de donner à ces enduits ou mortiers une teinte déterminée de façon précise en fonction d'un nuancier, afin que l'enduit ou mortier, après prise et séchage, redonne la teinte choisie avec une précision satisfaisante. La difficulté est que les pigments, initialement sous forme de poudre, sont difficilement miscibles dans un enduit ou mortier, de sorte qu'il n'est actuellement pas possible d'effectuer un mélange précis sur site lors de l'utilisation de l'enduit ou du mortier. En effet, l'homogénéisation du mélange nécessiterait alors d'utiliser des moyens de mélangeurs et de disperseurs qui ne sont pas à la disposition du personnel de chantier. On a néanmoins tenté d'effectuer le mélange sur site, mais le résultat n'est pas homogène, et cela ne permet pas de reproduire le nuancier avec une précision satisfaisante. Il est donc actuellement nécessaire de livrer sur le chantier des mélanges entièrement réalisés en usine, contenant l'enduit ou le mortier de base et les pigments qui ont été correctement mélangés. Pour respecter les délais de livraison qui peuvent être brefs, il est donc nécessaire de tenir des stocks de produits finis très volumineux et onéreux. Par exemple, si un fabricant propose six produits de base différents selon un nuancier de 36 couleurs, il doit effectuer 216 fabrications différentes et gérer 216 stocks différents. Le problème proposé par la présente invention est de fournir des moyens permettant au personnel de chantier de reproduire la teinte voulue prise dans un nuancier, par mélange sur site d'un enduit ou mortier en base neutre, généralement blanche, et de pigments sous forme appropriée, le mélange pouvant s'effectuer sans l'intervention d'appareils autres que ceux qui sont habituellement à disposition du personnel de chantier, et en particulier sans utilisation de mélangeurs ou disperseurs tels que ceux qui sont jusqu'à présent nécessaires pour l'obtention d'un enduit ou mortier teinté de façon homogène. L'invention vise également à assurer une grande facilité et une grande sécurité de dosage, évitant tout risque d'erreur de dosage par un personnel de chantier qui n'a pas de qualification particulière. 4509FDEP 2865730 2 L'invention a également pour objet de mettre à disposition les colorants sous une forme stable, qui puisse être ainsi mélangée à l'enduit ou mortier de base même après une durée de stockage longue. Le résultat recherché par l'invention est un enduit ou mortier dont la teinte est fidèle au nuancier qui a été utilisé pour choisir la couleur du revêtement, et dont la qualité est au moins égale à celle obtenue jusqu'à présent avec les enduits ou mortiers teintés par des poudres en usine. Pour atteindre ces buts ainsi que d'autres, l'invention propose un colorant pour enduits et mortiers se présentant sous forme d'une dispersion aqueuse dans un conteneur de volume prédéfini, contenant un dispersant et un épaississant compatibles avec la présence de liants hydrauliques, et des pigments en quantité appropriée pour obtenir, par simple mélange avec une quantité prédéfinie d'enduit ou mortier en base standard neutre à liants hydrauliques, une teinte prédéfinie d'un nuancier. Le conteneur de volume prédéfini contient une quantité de colorant satisfaisante pour obtenir, par simple mélange sur site, une quantité prédéfinie d'enduit. Par exemple, un conteneur de 20 à 25 litres peut correspondre à une quantité prédéfinie d'enduit d'environ 1 000 kilogrammes. De la sorte, l'utilisateur final, c'est-à-dire le personnel de chantier, acquiert auprès de son distributeur habituel des sacs d'enduit ou de mortier nécessaires à son ouvrage, ce produit étant proposé en base standard neutre, généralement blanche. Il acquiert également la quantité correspondante de colorant en dispersion aqueuse selon l'invention, correspondant à la teinte choisie sur le nuancier du fournisseur, dans un conteneur de volume approprié. Le conteneur peut avantageusement être accompagné d'un récipient- dose. Le personnel de chantier utilise alors le récipient plein de colorant en dispersion aqueuse, selon la quantité déterminée pour les sacs de produits nécessaires à l'ouvrage. Il peut alors mélanger les sacs de produit, l'eau nécessaire en quantité habituelle, et le colorant en dispersion aqueuse selon le volume prédéfini. L'opération de mélange habituellement nécessaire pour mélanger l'enduit ou le mortier avec l'eau en quantité habituelle suffit pour réaliser le mélange homogène teinté. Le récipient-dose peut avoir une contenance d'un demi litre, correspondant par exemple à 20 kilogrammes d'enduit ou mortier. Selon un autre aspect, l'invention propose un procédé de fabrication d'un tel colorant en dispersion aqueuse, comprenant: 4509FDEP 2865730 3 a) une étape de détermination d'un volume d'eau approprié et de quantités appropriées des autres constituants, b) une étape de mélange par brassage, dans le volume d'eau approprié et selon un ordre approprié, des quantités successives appropriées des autres constituants du mélange. De préférence, l'étape b) de mélange par brassage est assurée par un disperseur. Selon l'invention, il peut être avantageux d'effectuer le mélange selon l'ordre de succession: b1) eau b2) dispersant b3) pigments b4) épaississant. Il peut être nécessaire, avant l'étape b4) d'introduction de l'épaississant, de mesurer et d'adapter le pH du mélange pour le fixer à une valeur assurant un effet correct de l'épaississant. L'adaptation peut être assurée par l'ajout d'un correcteur de pH. Après le brassage de l'épaississant, il peut être à nouveau nécessaire d'ajuster le pH du mélange, par l'ajout d'un correcteur de pH. On obtient ainsi un mélange neutre et stable. Pour permettre la détermination des quantités nécessaires permettant de réaliser le mélange approprié pour l'obtention d'une bonne stabilité et d'une bonne teinte selon le nuancier, l'invention propose une étape préalable d'apprentissage au cours de laquelle on établit, pour chaque pigment, la courbe de variation de la masse volumique d'un volume du pigment en suspension aqueuse en fonction de la quantité de pigment. Ledit volume peut par exemple être un litre. L'étape a) de détermination du volume d'eau approprié et des quantités appropriées des autres constituants peut avantageusement être réalisée par les sous-étapes suivantes: a1) préparer les quantités désirées de pigments pour la teinte recherchée du nuancier, a2) repérer, sur les courbes de variation de masse volumique d'un volume de chaque pigment en suspension aqueuse, la densité excédentaire due à chaque pigment selon la quantité désirée dudit pigment, a3) déduire la densité globale du mélange des pigments à obtenir en suspension aqueuse, par l'ajout des densités excédentaires de chaque pigment à la densité unitaire de l'eau, 4509FDEP 2865730 4 a4) ajouter aux quantités de pigments les quantités appropriées de dispersant et d'épaississant, soit environ 1,2 % en poids de dispersant et environ 1,00 % en poids d'épaississant, a5) déduire la quantité d'eau complémentaire nécessaire pour atteindre le poids total correspondant à la densité globale à obtenir. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles: - la figure 1 est un graphique montrant l'évolution de la masse volumique d'un litre de mélange d'un pigment et d'eau en fonction de la quantité de pigment incorporée, jusqu'à la limite de maniabilité ; et la figure 2 est une vue partielle du graphique de la figure 1, montrant à plus grande échelle l'évolution de la masse volumique d'un litre de mélange de pigment et d'eau dans la zone des plus faibles quantités. L'invention consiste à mettre sous forme d'une dispersion aqueuse, et dans un volume constant, les pigments utilisés pour teinter dans la masse les enduits et mortiers, en fonction des dosages déterminés par le fabricant pour l'élaboration de son nuancier. Selon l'invention, on utilise les pigments qui sont habituellement utilisés par les fabricants d'enduits et de mortiers, sans les modifier, et selon les dosages prédéfinis par le fabricant, tout en les mettant sous forme d'une dispersion aqueuse qui puisse être aisément mélangée sur site par le personnel de chantier avec un enduit ou mortier en teinte neutre. Pour assurer une stabilité suffisante dans le temps, évitant notamment tout risque de décantation, le colorant selon l'invention se présente sous forme d'une dispersion aqueuse dans un conteneur de volume prédéfini, contenant un dispersant et un épaississant qui sont tous deux compatibles avec la présence de liants hydrauliques, et contenant des pigments en quantité appropriée pour obtenir, par simple mélange avec une quantité prédéfinie d'enduit ou mortier en base standard blanche à liant hydraulique, une teinte prédéfinie d'un nuancier. Des exemples de dispersants compatibles avec les liants hydrauliques sont, de façon non limitative des dispersants contenant l'un au moins des composants: - des résines mélamines (formol et sulfonés) et leurs dérivés, - des lignosulfonates et leurs dérivés, - le polynaphtalène de sodium et ses dérivés, - l'hexamétaphosphate de soude et ses dérivés, 4509FDEP 2865730 5 - des dérivés de polymères. Des exemples d'épaississants compatibles avec les liants hydrauliques sont, de façon non limitative, des épaississants contenant l'un au moins des composants: - des éthers cellulosiques (méthylcellulose, éthylméthylcellulose, hydroxyéthylméthylcellulose...) et leurs dérivés, des gommes naturelles et de synthèse (guar, xanthane...) et leurs dérivés, - la caséine et ses dérivés, - les bentonites, smectites et leurs dérivés, - les silices stratifiées, colloïdales, et leurs dérivés, - les biopolymères, des sels de polymères. Selon l'invention, on a constaté que l'obtention d'une suspension aqueuse stable et efficace est facilitée lorsqu'on procède au mélange dans un ordre bien défini, notamment lorsque l'eau est le premier constituant apporté. On doit donc au préalable déterminer les quantités nécessaires de chacun des constituants du mélange devant réaliser la suspension aqueuse de colorant. Il est ensuite possible de mélanger progressivement ces constituants en les incorporant dans le mélange selon un ordre prédéfini. L'invention propose la méthode ci-après pour déterminer lesdites quantités nécessaires de chacun des constituants. Les colorants sont initialement des poudres, généralement des poudres d'oxydes métalliques. A titre d'exemple, on peut partir d'un oxyde ferrique Fe2O3 de marque BAYFERROX 130, de teinte rouge, d'un oxyde ferrique Fe2O3 BAYFERROX 920, de teinte jaune, de leurs mélanges pour des teintes intermédiaires. On recherche tout d'abord, pour chacun des pigments de base, quelle est la densité excédentaire provoquée par la présence de ce pigment dans une dispersion aqueuse. Cette densité excédentaire est la valeur qui excède 1 dans la densité de la suspension. Cette densité excédentaire peut être déterminée par la mesure de la masse volumique de 1 litre de suspension aqueuse du pigment. On va donc effectuer des mesures successives de masse volumique d'un litre de suspension aqueuse du pigment, pour des quantités croissantes du pigment depuis la quantité nulle jusqu'à une quantité au-delà de laquelle la suspension aqueuse devient trop compacte pour être aisément brassée et mélangée à un liant ou mortier. Cette limite est appelée limite de maniabilité. 4S09FDEP 2865730 6 Ainsi, sur la figure 1, on a représenté l'évolution de la masse volumique d'un litre de suspension aqueuse, en fonction du poids des pigments incorporés: la courbe A en trait plein concerne une suspension aqueuse d'oxyde ferrique BAYFERROX 130 rouge; la courbe B en pointillés concerne la suspension aqueuse de l'oxyde ferrique BAYFERROX 920 jaune. On voit que les courbes A et B diffèrent, et que les limites de maniabilité respectives C et D sont également très différentes. La courbe de la figure 2 illustre les mêmes variations, à plus grande échelle, dans la zone des faibles quantités de pigments. On voit, par exemple, que 415 grammes de Fe2O3 130 rouge conduit à une masse volumique de 1,35 kilogrammes par litre de suspension aqueuse, et que 456 grammes de Fe2O3 920 jaune conduit à une masse volumique de 1,3 kilogrammes par litre de suspension aqueuse. Pour ces deux quantités de pigments, on dira que la densité 15 excédentaire du Fe2O3 920 jaune est de 0,3, et que la densité excédentaire du Fe2O3130 rouge est de 0,35. Les courbes des figures 1 et 2 sont ainsi établies au cours d'une étape préalable d'apprentissage. Pour la fabrication du colorant en suspension aqueuse selon l'invention, on détermine ensuite le volume d'eau approprié et les quantités appropriées des autres constituants permettant de réaliser le volume prédéfini qui pourra être directement mélangé sur site. Prenons l'exemple d'un colorant en suspension aqueuse qui doit reproduire une teinte déterminée du nuancier d'un fabricant. Le fabricant indique que cette teinte est obtenue par mélange d'un sac de 30 kilogrammes d'enduit en base neutre, avec les pigments suivants à utiliser: 300 grammes d'oxyde de fer jaune et 200 grammes d'oxyde de fer rouge. On veut par exemple que la dispersion aqueuse de colorant ait un volume prédéfini d'un litre. On considère alors les courbes des figures 1 et 2: pour un litre, les 300 grammes d'oxyde de fer jaune correspondent à une densité de 1,18. Les 200 grammes d'oxyde de fer rouge correspondent à une densité de 1,12. Les densités excédentaires sont donc de 0,18 et 0,12. On ajoute les deux densités excédentaires 0,18 et 0,12, ce qui fait 0,3, à 35 la densité unitaire de l'eau, le total étant ainsi de 1,3. 4509FDEP 2865730 7 On sait donc qu'un litre de suspension aqueuse des deux colorants aura une densité de 1,3, ce qui correspond à 1,3 kilogrammes pour le litre correspondant au volume désiré. On prévoit donc les pigments en quantité de 200 grammes + 300 5 grammes = 500 grammes. On prévoit un dispersant, généralement en quantité de 1,2 % du poids total soit 15,6 grammes dans le cas présent. On prévoit une quantité d'épaississant, généralement en quantité de 1 % du poids total, soit 13 grammes dans le cas présent. La quantité complémentaire, jusqu'à 1 300 grammes, est représentée par l'eau, soit 771,4 grammes. Le mélange est assuré par brassage au moyen d'un disperseur. introduit dans le disperseur les constituants dans l'ordre suivant: tout Ensuite on introduit le dispersant, et on mélange quelques minutes. introduit ensuite les pigments sous forme de poudre, par tout en mélangeant, à température ambiante. L'opération s'effectue en introduisant tout d'abord le pigment le plus léger, puis le pigment on contrôle le pH du mélange, et on ajoute si nécessaire un 20 correcteur de pH, par exemple une base, pour obtenir le pH approprié qui donnera à l'épaississant les propriétés voulues d'épaississement. On ajoute ensuite l'épaississant, tout en poursuivant le brassage à basse vitesse. On contrôle ensuite le pH après épaississement, et on contrôle la 25 viscosité. On ajoute si nécessaire un correcteur de pH pour amener le pH à une valeur désirée, par exemple de 8 à 8,5 assurant la stabilité de la suspension et la viscosité appropriée. On peut ensuite conditionner la suspension dans des conteneurs de 30 volume approprié. Un volume d'un litre conviendra pour teinter un sac de 30 kilogrammes de liant ou mortier de base. De bons résultats ont été obtenus en utilisant un disperseur de type DDP de la société ROUSSELLE INDUSTRIE S.A., France, en respectant les vitesses suivantes: - pour le mélange du dispersant: 1 200 tours/minute, - pour le mélange des pigments: 900 tours/minute puis 700 tours/minute, - pour le mélange de l'épaississant: 500 tours/minute. On d'abord l'eau. On saupoudrage, de préférence le plus lourd. Ensuite, 4509FDEP 2865730 8 On comprend que ce procédé nécessite la connaissance préalable des quantités nécessaires de chaque constituant pour réaliser la suspension aqueuse. Grâce à l'invention, il devient possible de réaliser sur site le mélange des pigments de coloration prédispersés avec un enduit ou mortier, sans recourir à des appareils de mélange sophistiqués. Le fabricant des enduits et mortiers trouve ainsi un avantage essentiel: au lieu d'avoir à effectuer 216 fabrications différentes et à gérer 216 stocks différents comme indiqué précédemment, il lui suffira de fabriquer et gérer 6 bases d'enduit ou mortier neutres et 36 colorants en suspension aqueuse, soit 40 fabrications et stocks différents seulement. Le volume des stocks est en outre réduit par le fait que les colorants sont en quantités nettement inférieures à la masse des enduits ou mortiers auxquels ils doivent être mélangés, le rapport des masses étant d'environ 40. Il en résulte des économies de stock importantes. Les colorants selon l'invention sont très faciles à utiliser, et les erreurs de dosage sont évitées. Le rendu des couleurs est excellent, grâce à la prédispersion des pigments, et grâce au fait que la dispersion est stable, neutre et compatible avec l'ensemble des composants des enduits. Le personnel de chantier peut utiliser les récipients pleins de colorants pour chaque sac de produit base, et quelle que soit la teinte choisie, il utilisera toujours le même type de récipient rempli de la même quantité ou volume prédéfini. Ce mode d'utilisation, ultra simple, d'une dose standard de volume prédéfini ne laisse place à aucune estimation de dosage par l'utilisateur final, supprime les risques d'erreur, et rend l'opération fiable et totalement répétitive. Le volume prédéfini pour le conditionnement des colorants en suspension aqueuse sera choisi en fonction des désirs du fabricant, et également en fonction des capacités de chaque pigment à être incorporé dans une suspension aqueuse. Il faut en particulier un volume suffisant pour que le pigment n'atteigne pas la limite de maniabilité C ou D dans le volume prédéfini considéré. Ainsi, il pourra être nécessaire de choisir un volume prédéfini ayant une capacité plus grande dans le cas de couleurs réalisées avec une grande charge de pigments par mètre cube de mortier ou enduit. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. 4509FDEP 2865730 REVENDICATIONS 1 Colorant pour enduits et mortiers, caractérisé en ce qu'il se présente sous forme d'une dispersion aqueuse dans un conteneur de volume prédéfini, contenant un dispersant et un épaississant compatibles avec la présence de liants hydrauliques, et des pigments en quantité appropriée pour obtenir, par simple mélange avec une quantité prédéfinie d'enduit ou mortier en base standard neutre à liants hydrauliques, une teinte prédéfinie d'un nuancier. 2 Colorant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un conteneur de 20 à 25 litres correspond à une quantité prédéfinie d'enduit d'environ 1 000 kilogrammes. 3 Colorant selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le conteneur est accompagné d'un récipient-dose. 4 Colorant selon la revendication 3, caractérisé en ce que le récipientdose a une contenance d'un demi litre. Colorant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispersant contient l'un au moins des composants: - des résines mélamines (formol et sulfonés) et leurs dérivés, - des lignosulfonates et leurs dérivés, - le polynaphtalène de sodium et ses dérivés, l'hexamétaphosphate de soude et ses dérivés, - des dérivés de polymères. 6 Colorant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'épaississant contient l'un au moins des composants: - des éthers cellulosiques (méthylcellulose, éthylméthylcellulose, hydroxyéthylméthylcellulose...) et leurs dérivés, - des gommes naturelles et de synthèse (guar, xanthane...) et leurs dérivés, - la caséine et ses dérivés, - les bentonites, smectites et leurs dérivés, - les silices stratifiées, colloïdales, et leurs dérivés, - les biopolymères, des sels de polymères. 7 Procédé de fabrication d'un colorant selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend: a) une étape de détermination d'un volume d'eau approprié et de quantités appropriées des autres constituants, 4509FDEP 2865730 10 b) une étape de mélange par brassage, dans le volume d'eau approprié et selon un ordre approprié, des quantités successives appropriées des autres constituants du mélange. 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape b) de mélange par brassage est assurée par un disperseur. 9 Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le mélange s'effectue selon l'ordre de succession: b1) eau b2) dispersant b3) pigments b4) épaississant. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que: - avant l'étape b4) d'introduction de l'épaississant, on mesure et on adapte le pH du mélange pour le fixer à une valeur assurant un effet correct de l'épaississant, - après le brassage de l'épaississant, on ajuste à nouveau le pH du mélange. 11 Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend une étape préalable d'apprentissage au cours de laquelle on établit, pour chaque pigment, la courbe de variation de la masse volumique d'un volume du pigment en suspension aqueuse en fonction de la quantité de pigments. 12 Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'étape a) de détermination du volume d'eau approprié et des quantités appropriées des autres constituants est réalisée par les sous-étapes suivantes: a1) préparer les quantités désirées de pigments pour la teinte recherchée du nuancier, a2) repérer, sur les courbes de variation de masse volumique d'un volume de chaque pigment en suspension aqueuse, la densité excédentaire due à chaque pigment selon la quantité désirée dudit pigment, a3) déduire la densité globale du mélange des pigments à obtenir en suspension aqueuse, par l'ajout des densités excédentaires de chaque pigment à la densité unitaire de l'eau, a4) ajouter aux quantités de pigments les quantités appropriées de dispersant et d'épaississant, soit environ 1,2 % en poids de dispersant et environ 1,00 % en poids d'épaississant, a5) déduire la quantité d'eau complémentaire nécessaire pour atteindre le poids total correspondant à la densité globale à obtenir.