Brevet FR2972455A1 — publié le 20120914

Composition pour peinture aqueuse avec pigment au titane et son procédé de préparation La présente invention se rapporte au domaine des peintures, particulièrement en phase aqueuse. La présente invention se rapporte particulièrement aux peintures comportant un pigment dioxyde de titane. Le dioxyde de titane est un pigment blanc à fort pouvoir opacifiant. Il est utilisé dans de nombreux domaines, particulièrement les peintures où il peut donner des résultats très performants en termes de teinte. Actuellement, les peintures formulées en milieu aqueux sont privilégiées par les consommateurs. En effet, ces compositions sont de type « peinture à l'eau », à faible émission de COV (composés organiques volatils). Cependant, le dioxyde de titane est connu pour être insoluble dans l'eau et particulièrement difficile à disperser dans les peintures en phase aqueuse. Afin d'obtenir une dispersion optimale du pigment et une absence de grain, les compositions de peinture aqueuses au dioxyde de titane doivent incorporer de nombreux additifs, notamment des dispersants et/ou des agents mouillants. Ces additifs augmentent les coûts des peintures, ainsi que leur impact sur l'environnement. Les difficultés liées à la dispersion du dioxyde de titane dans une phase aqueuse complexifient également le procédé de préparation de ce type de peinture. Or, afin de faciliter le transport et le stockage des produits, il est avantageux de commercialiser les peintures aqueuses sous forme de mélanges pulvérulents, les usagers pouvant ensuite reconstituer la peinture en délayant ces mélanges dans de l'eau. Cependant, il est difficile de reconstituer une émulsion stable à partir d'un mélange contenant du pigment dioxyde de titane, sans disposer d'un appareillage spécifique. Le document FR2903699 décrit des mélanges pulvérulents pour reconstituer une peinture aqueuse contenant du titane. Ces mélanges contiennent des composés effervescents qui font office de dispersants. Néanmoins, une quantité de mousse résiduelle peut rendre une telle peinture difficile à appliquer, à moins de la laisser reposer un certain temps après sa préparation. De plus, la préparation du mélange pulvérulent nécessite un procédé relativement complexe. La présente invention permet de résoudre ces problèmes. En effet, de manière surprenante, la Demanderesse a constaté que l'introduction d'un produit de type savon dans des peintures aqueuses au dioxyde de titane permettait une dispersion très efficace du pigment. La présente invention se rapporte donc à un procédé de réalisation d'une composition pour peinture aqueuse, ledit procédé comprenant le mélange dans une phase aqueuse - d'un pigment dioxyde de titane sous forme de particules enrobées avec au moins un dérivé d'aluminium, et - d'au moins un sel métallique d'acide gras comportant de 8 à 24 atomes de carbone, à chaîne linéaire ou ramifiée, pouvant comporter une ou plusieurs insaturations ; le pourcentage en masse de sel métallique d'acide gras par rapport au dioxyde de titane étant compris entre 0,010/0 et 5°/O. En effet, un tel mélange à température ambiante conduit à une réaction entre les sels d'acides gras et l'aluminium de l'enrobage du pigment dioxyde de titane. Il en résulte un savon d'aluminium, qui précipite en phase aqueuse et joue un rôle d'épaississant pour la composition. Par ailleurs, la réaction de l'enrobage du pigment titane conduit à une excellente dispersion dudit pigment dans la phase aqueuse. La présente invention se rapporte également à une composition pour peinture aqueuse issue d'un tel procédé. Le ou les sels métalliques d'acide gras sont avantageusement apportés à la composition par un produit de type savon, notamment du savon de Marseille. Un tel produit est peu coûteux et à faible potentiel polluant. L'invention se rapporte également à un mélange pulvérulent pour préparer une telle composition, ledit mélange comprenant le pigment dioxyde de titane et le sel métallique d'acide gras, sous forme de poudre. Le procédé de préparation décrit précédemment comprend avantageusement la mise en solution aqueuse du savon, suivie de la dispersion du pigment titane dans ladite solution. En conséquence, l'invention se rapporte également à un ensemble pour préparation d'une composition telle que décrite précédemment, ledit ensemble comprenant une première composition pulvérulente contenant le pigment dioxyde de titane, ainsi qu'une deuxième composition pulvérulente contenant le ou les sels métalliques d'acides gras comportant de 8 à 24 atomes de carbone. Selon l'invention, les compositions pulvérulentes peuvent être préparées très facilement, en mélangeant à sec différents ingrédients sous forme de poudres. L'invention se rapporte également à un procédé de préparation d'une peinture aqueuse à partir d'un ensemble tel que décrit ci-dessus, ledit procédé comportant les étapes suivantes : mise en solution dans de l'eau de la deuxième composition pulvérulente, puis mélange de la solution obtenue avec la première composition pulvérulente. Les objets et les avantages de la présente invention apparaîtront plus complètement à la lecture de la description détaillée ci-après. Comme indiqué précédemment, un objet de l'invention est un procédé de préparation d'une composition pour peinture aqueuse, ledit procédé comprenant le mélange d'un pigment dioxyde de titane (TiO2) enrobé avec un dérivé d'aluminium et d'au moins un sel métallique d'acide gras. Un autre objet de l'invention est une composition issue de ce procédé. De manière préférentielle, le sel métallique d'acide gras est choisi parmi les sels métalliques de l'acide palmitique, de l'acide oléique, de l'acide linoléique, de l'acide stéarique, de l'acide laurique, de l'acide myristique, de l'acide caprique, de l'acide caprylique et les mélanges comprenant deux ou plusieurs de ces sels. Le contre-ion métallique est préférentiellement un ion sodium et/ou un ion potassium. On peut notamment utiliser un savon tel que le savon de Marseille. En présence de sels métalliques d'acides gras, le pigment dioxyde de titane se disperse beaucoup plus facilement dans une phase aqueuse. Ce phénomène semble lié à une réaction entre l'aluminium de son enrobage et les sels d'acides gras du savon. La formation d'un savon d'aluminium par mise en réaction d'un sel d'aluminium et d'un savon alcalin est notamment décrite dans le document US3056819. La réaction de l'enrobage du pigment dioxyde de titane augmente considérablement la mouillabilité dudit pigment, qui devient alors très facile à 5 disperser dans la phase aqueuse. Par ailleurs, le précipité de savon d'aluminium a pour avantage d'épaissir la composition pour peinture. De plus, le savon ayant des propriétés tensioactives, il n'est pas utile d'introduire d'additifs anti-mousse ni d'agent d'étalement dans la composition 10 de peinture. Le savon joue également un rôle de promoteur d'adhérence de la peinture sur un support. En effet, le savon a des propriétés dégraissantes et induit une tension de surface favorable à l'adhérence de la peinture. Le pourcentage en masse de sel métallique d'acide gras par rapport au 15 pigment dioxyde de titane est compris entre 0,010/0 et 5°/O, préférentiellement entre 0,10/0 et 3°/O, plus préférentiellement entre 0,20/0 et 2°/O, encore plus préférentiellement entre 0,30/0 et 1 °/O. De préférence, les particules de pigment ont un diamètre moyen inférieur à 1 µm. Ledit diamètre est plus préférentiellement compris entre 0,1 20 et 0,5 µm. De manière préférentielle, on utilise un pigment dioxyde de titane dont l'enrobage comprend de l'oxyde d'aluminium (Al2O3). Le pourcentage massique de l'aluminium par rapport à la masse de dioxyde de titane est préférentiellement supérieur à 1 °/O. Plus préférentiellement, on choisit un 25 pigment ayant subi un traitement de surface à l'oxyde d'aluminium et à l'oxyde de silicium (SiO2). Par ailleurs, il semble que les pigments dont le traitement de surface comprend de l'oxyde de zirconium donnent de moins bons résultats. On utilise avantageusement le pigment dioxyde de titane commercialisé 30 sous la marque HOMBITAN® R-210 (Sachtleben), ou un produit équivalent tel que le TYTANPOL® R-210 (TWT). Ce pigment a subi un traitement de surface à l'oxyde d'aluminium et à l'oxyde de silicium. Avantageusement, la composition comprend en outre une résine organique. Préférentiellement, la résine est introduite dans un pourcentage 35 massique compris entre 500/0 et 75°/O, plus préférentiellement entre 600/0 et 70°/O, par rapport à la masse de pigment dioxyde de titane. On choisit notamment une résine à propriétés filmogènes, apte à polymériser lors du séchage de la peinture après application. Préférentiellement, on utilise une résine de type acétate de vinyle. Dans le cas d'une composition issue de la dispersion dans l'eau d'un mélange pulvérulent, il est avantageux d'utiliser la résine commercialisée sous la dénomination VINNAPAS® 5010 N (Wacker). Il s'agit d'un copolymère acétate de vinyle /éthylène, sous forme d'une poudre fine et facile à disperser dans l'eau. Les résines en poudre commercialisées sous la dénomination AXILATTM (Hexion) sont également appropriées. La composition peut également contenir du benzoate de sodium, en tant qu'agent mouillant. Ce composé présente également des propriétés antirouille, ce qui peut être utile pour une peinture appliquée sur un support incluant des éléments métalliques tels que des clous. Un autre agent mouillant approprié est I'hexamétaphosphate de soude, par exemple commercialisé sous la dénomination Metolat® (Munzing). Avantageusement, la composition comprend en outre un gel de cellulose, qui a une fonction d'épaississant. Préférentiellement, la cellulose est introduite dans un pourcentage massique compris entre 0,50/0 et 5°/O, plus préférentiellement entre 1 °/O et 3°/O, par rapport à la masse de pigment dioxyde de titane. Ce pourcentage massique concerne la masse sèche de cellulose. On utilise par exemple le gel de cellulose Natrosol® MX 250 (Aqualon Hercules). La composition peut également contenir un ou plusieurs autres épaississants. On utilise avantageusement un épaississant de type argile, par exemple une bentone. Un produit adapté est commercialisé sous la marque Bentonil®. Préférentiellement, l'épaississant est introduit dans un pourcentage massique compris entre 2°/O et 10°/O, plus préférentiellement entre 5°/O et 7°/O, par rapport à la masse de pigment dioxyde de titane. La composition peut également contenir une ou plusieurs charges, par exemple de type barite ou talc lamellaire. Le Iithopone, qui est par ailleurs un pigment blanc, peut également être introduit comme charge dans la composition. D'autres charges appropriées sont le carbonate de calcium, les craies ou les dolomies. Le rapport massique entre les charges et le dioxyde de titane varie par exemple entre 1 : 1 et 2 : 1. Outre le dioxyde de titane et éventuellement le lithopone, la composition peut contenir un ou plusieurs pigments de couleurs diverses. Les peintures obtenues selon l'invention peuvent ainsi se décliner en une variété de couleurs autres que le blanc. On peut par exemple introduire dans la composition un pigment choisi parmi les oxydes métalliques, comme les ocres ou les oxydes jaunes, rouges, verts ou noirs. L'invention se rapporte également à un mélange pulvérulent, destiné à être mis en oeuvre dans le procédé précédemment décrit, pour former une peinture prête à l'emploi. Ce mélange comprend le pigment dioxyde de titane et le sel d'acide gras précédemment décrits. Préférentiellement, le mélange est présenté sous forme de plusieurs compositions pulvérulentes, pouvant être mélangées séparément avec de l'eau avant d'être rassemblées. En effet, la formulation de la peinture est facilitée lorsque le pigment titane est introduit dans une solution aqueuse de savon, au lieu de mélanger en même temps le savon et le pigment avec l'eau. Une forme préférée de l'invention se rapporte donc à un ensemble comprenant une première composition pulvérulente contenant le pigment dioxyde de titane, ainsi qu'une deuxième composition pulvérulente contenant le ou les sels métalliques d'acides gras. La deuxième composition pulvérulente est préférentiellement formée de savon réduit en poudre, particulièrement de savon de Marseille. Le savon de Marseille est typiquement commercialisé sous forme de bloc ou de paillettes. On peut notamment râper un bloc, ou broyer des paillettes, afin d'obtenir une poudre. Si les paillettes contiennent une quantité d'eau résiduelle, il est avantageux de les faire sécher avant de les broyer. La poudre obtenue sera plus facile à manipuler dans la suite du procédé. Le savon réduit en poudre se dilue aisément dans de l'eau, de manière à obtenir une préparation liquide homogène. Cette préparation peut ensuite être mélangée à la première composition pulvérulente, afin d'obtenir une peinture au dioxyde de titane. Préférentiellement, l'ensemble tel que décrit ci-dessus comporte une troisième composition pulvérulente. Cette dernière contient par exemple une résine organique à propriétés filmogènes, et/ou un gel de cellulose sous forme de poudre. La troisième composition pulvérulente peut ainsi être mélangée à l'eau séparément à la première composition. Selon les produits incorporés dans les compositions, un tel procédé peut faciliter la formation d'une émulsion aqueuse stable. Préférentiellement, les compositions pulvérulentes comportant plusieurs produits sont préparées en mélangeant à sec les différentes matières premières, sous forme de poudres. Ainsi, on obtient des compositions pulvérulentes prêtes à l'emploi par un procédé simple et peu coûteux. Selon un mode de réalisation de l'invention, un tel ensemble est formulé en peinture selon le procédé suivant : on dilue dans de l'eau la deuxième composition pulvérulente ; une partie de la préparation obtenue est mélangée à la première composition pulvérulente ; une autre partie est mélangée à la troisième composition pulvérulente ; enfin, les deux compositions liquides obtenues sont mélangées. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois la limiter : Exemple 1 : Ensemble pour peinture blanche : L'ensemble est constitué de trois compositions pulvérulentes A, B et C distinctes, contenant les composés indiqués dans le tableau 1 ci-dessous. Les pourcentages massiques sont indiqués en fonction de la masse totale des compositions A, B et C.20 Matières premières Composition Dénomination % massique Pigment dioxyde de titane (HOMBITAN® R-210) 26,00 Sulfate de Baryum (BLANC FIXE micro PLUS, 17,00 A Sachtleben) 1,70 Bentone (Bentonil® C Clair) Talc lamellaire (Talc 00C, Luzenac) 19,00 Lithopone L (Sachtleben) 18,30 Benzoate de sodium 0,30 B Résine acétate de vinyle (VINNAPAS® 5010 N) 17,00 Gel Cellulose (Natrosol® MX 250) 0,50 C Savon de Marseille 0,20 Total : 100 Tableau 1 Les compositions A et B sont préparées en mélangeant à sec les différentes matières premières, sous forme de poudres. Exemple 2 : Préparation d'une peinture : La composition C de l'ensemble décrit à l'exemple 1 (2,8 g de poudre) est dissoute dans 580 mL d'eau chaude (environ 40-70 °C). On obtient une préparation liquide translucide et blanchâtre, légèrement bleutée. 140 mL de cette solution sont versés sur la composition B (144,2 g de poudre liante) et le mélange est agité durant 3 mn. Le mélange est laissé ensuite au repos pendant 10 mn. Un épaississement de la préparation est observé. Les 440 mL restants du mélange eau/composition C sont ajoutés à la composition A (674,8 g de poudre). Au bout de quelques minutes d'agitation à température ambiante, un épaississement de la préparation est observé. Une pâte onctueuse est obtenue. Cette pâte est ensuite liée à la préparation contenant la composition B. Le mélange peut être effectué au moyen d'un mixeur plongeant. Une peinture aqueuse blanche, prête à l'emploi, est obtenue. REVENDICATIONS1.- Procédé de réalisation d'une composition pour peinture aqueuse, ledit procédé comprenant le mélange dans une phase aqueuse - d'un pigment dioxyde de titane sous forme de particules enrobées avec au moins un dérivé d'aluminium, et - d'au moins un sel métallique d'acide gras comportant de 8 à 24 atomes de carbone, à chaîne linéaire ou ramifiée, pouvant comporter une ou plusieurs insaturations ; le pourcentage en masse de sel métallique d'acide gras par rapport au dioxyde de titane étant compris entre 0,01% et 5%. 2.- Procédé selon la revendication 1, tel que le sel métallique d'acide gras est choisi parmi les sels métalliques de l'acide palmitique, de l'acide oléique, de l'acide linoléique, de l'acide stéarique, de l'acide laurique, de l'acide myristique, de l'acide caprique, de l'acide caprylique et les mélanges comprenant deux ou plusieurs de ces sels. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, tel que 20 l'enrobage du pigment dioxyde de titane comporte de l'oxyde d'aluminium. 4.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, tel que l'au moins un sel métallique d'acide gras est mis en solution dans une phase aqueuse, dans laquelle est ensuite dispersé le pigment dioxyde de titane. 5.- Composition pour peinture aqueuse issue d'un procédé selon l'une des revendications précédentes. 6.- Composition selon la revendication 5, comprenant en outre une 30 résine organique, dans un pourcentage massique compris entre 500/0 et 75% par rapport à la masse de pigment dioxyde de titane. 7.- Composition selon l'une des revendications 5 à 6, comprenant en outre un gel de cellulose, dans un pourcentage massique compris entre 0,50/0 35 et 5% par rapport à lamasse de pigment dioxyde de titane. 25 8.- Mélange pulvérulent pour préparation d'une composition selon l'une des revendications 5 à 7, ledit mélange comprenant : - un pigment dioxyde de titane sous forme de particules enrobées 5 avec au moins un dérivé d'aluminium, et - au moins un sel métallique d'acide gras comportant de 8 à 24 atomes de carbone, à chaîne linéaire ou ramifiée, pouvant comporter une ou plusieurs insaturations ; le pourcentage en masse de sel métallique d'acide gras par rapport au 10 dioxyde de titane étant compris entre 0,010/0 et 5°/U. 9.- Ensemble pour préparation d'une composition selon l'une des revendications 5 à 7, ledit ensemble comprenant : - une première composition pulvérulente contenant le pigment dioxyde 15 de titane, - une deuxième composition pulvérulente contenant le ou les sels métalliques d'acides gras comportant de 8 à 24 atomes de carbone. 10.- Ensemble selon la revendication 9, comprenant en outre une 20 troisième composition pulvérulente, ladite composition contenant une résine organique et/ou un gel de cellulose sous forme de poudre. 11.- Procédé de préparation d'une peinture aqueuse à partir d'un ensemble selon l'une des revendications 9 à 10, ledit procédé comportant les 25 étapes suivantes : - mise en solution dans de l'eau de la deuxième composition pulvérulente, - mélange de la solution obtenue avec la première composition pulvérulente. 30