Brevet FR3130286A1 — publié le 20230616

COMPOSITION HYDROPHOBE ET OLEOPHOBE, SOUS LA FORME AEROSOL La présente invention concerne une composition hydrophobe et oléophobe, sous la forme aérosol. L’invention concerne également un dispositif de distribution d'aérosol comprenant une composition hydrophobe et oléophobe aérosol selon la présente invention, ainsi qu’une méthode de traitement de la surface d’un substrat afin de le rendre hydrophobe et/ou oléophobe. COMPOSITION HYDROPHOBE ET OLEOPHOBE, SOUS LA FORME AEROSOL DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention concerne une composition hydrophobe et oléophobe, sous la forme aérosol. L’invention concerne également un dispositif de distribution aérosol comprenant une composition hydrophobe et oléophobe selon la présente invention, ainsi qu’une méthode de traitement de la surface d’un substrat afin de le rendre hydrophobe et/ou oléophobe. ÉTAT DE LA TECHNIQUE Qu’il s’agisse de limiter le dépôt de salissure ou de liquide, des propriétés hydrophobes et/ou oléophobes sont largement recherchées dans le milieu industriel et notamment dans l’industrie du textile. Différentes méthodes impliquant le revêtement, le mélange ou la polymérisation de matériaux à faible énergie de surface tels que des composés perfluorés, des silicones ou des molécules présentant de longues chaînes alkyles ont été mises en œuvre au fil des ans pour obtenir une surface hydrophobe et/ou oléophobe. Les revêtements hydrophobes et oléophobes réduisent considérablement les énergies de surface et la mouillabilité du substrat sur lequel ils sont appliqués. Ils induisent ainsi des angles de contact très élevés avec différents liquides tels que les liquides polaires comme l’eau ou les solvants organiques ou les liquides apolaires comme les hydrocarbures ou les huiles. En raison des propriétés particulières de la liaison C-F telles que sa faible polarité, la fluoration de surface est un des moyens les plus efficaces pour atteindre des angles de contact élevés. Ainsi, divers produits fluorés ont été conçus au fil des années afin de les fonctionnaliser avec des fonctions réactives telles que des silanes, des acides phosphoniques, des acides carboxyliques, des isocyanates ou des thiols permettant leur liaison covalente à la surface du substrat à traiter. En raison de leur forte tendance à migrer à l'interface avec l’air, les produits fluorés confèrent une hydrophobie à la surface du substrat traité. Cependant, les molécules fluorées présentant des chaînes alkyles perfluorées de plus de sept atomes de carbone sont de plus en plus décriées. En effet, il a été mis en évidence que leur dégradation par oxydation conduit à la génération d'acide perfluooctanoïque (PFOA), une molécule évaluée comme étant persistante dans l'environnement, toxique et susceptible de s'accumuler dans les bio-organismes. En outre, ce produit est résistant à l'oxydation directe, à la dégradation photolytique et à la biodégradation, ce qui rend son élimination difficile. Les silicones et les composés à longues chaînes alkyles sont des alternatives intéressantes pour remplacer les composés fluorés. Cependant, ils ne sont pas capables de conférer une oléophobicité au substrat sur lequel ils sont appliqués. Parallèlement, l'intérêt pour les perfluoropolyéthers, des polymères contenant des unités éthers tels que CF 2 O, CF 2 CF 2 O, CF 2 CF 2 CF 2 O ou CF(CF 3 )CF 2 O, n’a cessé de croître depuis qu'il a été démontré qu'ils n'affectent pas la santé humaine ou l'environnement. En effet, en raison de leur structure chimique particulière, il a été montré que ces composés ne se dégradent pas en PFOA, ce qui en fait des composés de choix dans diverses applications et particulièrement pour le développement de textiles hydrophobes et oléophobes destinés au grand public. Ferrero et al. ( Applied Surface Science , 2013, 275, 201-207), ont par exemple décrit un revêtement fluoré de type sol-gel obtenu par le mélange d’un perfluoropolyéther commercial comportant un groupe alkoxysilane avec un tétraéthylorthosilicate et la déposition de celui-ci sur un tissu en coton. Cependant, un curage thermique d’une heure à 120°C a été nécessaire pour permettre la réaction de condensation avec la cellulose. On connait également la demande WO2009045771 portant sur une composition comprenant un composé fluoré cationique et notamment un perfluoroéther cationique, pouvant être déposé sur la surface d’un substrat sous la forme d’un milieu aqueux. On connait encore le brevet EP1006168 portant sur le traitement d’une surface telle que du bois, du papier ou de la céramique, à l’aide d’un dérivé bifonctionnel de perfluoropolyéther, dans le but de rendre la surface hydrophobe et oléophobe. Le dérivé bifonctionnel selon le brevet EP1006168 est appliqué sur la surface par immersion ou brossage, sous la forme d’un milieu aqueux ou d’une composition de cire paraffinique dans un solvant hydrocarboné. Cependant, les formules contenant un perfluoropolyéther connues de l'art antérieur ne sont pas totalement satisfaisantes dans le sens où elles sont souvent appliquées sur le substrat à traiter sous la forme d’un milieu aqueux et une étape de curage à haute température est souvent nécessaire. Ainsi, il existe un besoin pour une composition hydrophobe et oléophobe pouvant être facilement appliquée par un utilisateur sur la surface d’un substrat, notamment un textile, et possédant des performances similaires, voire supérieure aux produits existants sur le marché. La présente invention vise donc à fournir une composition hydrophobe et oléophobe, comprenant un perfluoropolyéther et une cire hydrophobe. Avantageusement, la composition selon la présente invention est sous la forme aérosol et peut être facilement appliquée par pulvérisation sur la surface d’un substrat à traiter, en particulier sur la surface d’un textile en tissu ou en cuir. Un autre avantage est que la composition selon la présente invention est séchée à température ambiante ou à une température proche de la température ambiante. Encore un autre avantage est que la composition selon la présente invention comprend une cire hydrophobe, notamment une cire naturelle, permettant la formation d’un film hydrophobe à la surface du substrat à traiter et une augmentation de l’effet hydrophobe et oléophobe. RÉSUMÉ L’invention concerne une composition hydrophobe et oléophobe, sous la forme aérosol, comprenant : - au moins un composé perfluoré ayant la formule I suivante : (I) dans lequel, R 1 et R 2 sont de façon identique ou indépendamment l’un de l’autre choisis parmi C(O)NH(C 1 -C 30 )alkyle, C(O)O(C 1 -C 30 )alkyle, C(O)(C 1 -C 30 )alkyle, COOH, CH 2 O(CH 2 ) p Si(OR 3 ) 3, CONH(CH 2 ) p Si(OR 3 ) 3 , PEG-OH, COOCH=CH 2 , COOC(CH 3 )=CH 2 , CF 2 CF 3 et CF 2 (CH 2 ) p R 4 ; dans lequel R 3 est un alkyle en C 1 -C 6 et R 4 est choisi parmi COOH, C(O)O(C 1 -C 30 )alkyle ; C(O)(C 1 -C 30 )alkyle, C(O)NH(C 1 -C 30 )alkyle, COOCH=CH 2 , COOC(CH 3 )=CH2, Si(OR 3 ) 3 et OR 3 ; x est un entier de 1 à 3 ; m est un entier de 1 à 20 ; n est un entier de 0 à 20 ; et p est un entier de 1 à 6 ; - au moins un corps gras choisi parmi les cires hydrophobes ; - au moins un solvant organique choisi parmi les cétones, les éthers, les esters, les alcools, les carbonates, les amides, les sulfoxides, les sulfones, les hydrocarbures paraffinique et cycloparaffinique de C 8 à C 12 , ou un mélange de ceux-ci ; et - au moins un agent propulseur choisi parmi les hydrocarbures volatils, les hydrocarbures halogénés, de l’air comprimé, de l’azote, un gaz inerte, du dioxyde de carbone, ou un mélange de ceux-ci. Selon un mode de réalisation, ledit composé perfluoré est un composé de formule II, (II) dans lequel R 1 , R 2 et m sont tels que définis ci-dessus pour les composés de formule (I) et n est un entier de 1 à 20. Selon un mode de réalisation, le composé perfluoré est un composé de formule II dans lequel R 1 et R 2 sont identiques et représente le groupe C(O)NH(C 1 -C 30 )alkyle. Selon un mode de réalisation, le composé perfluoré est présent en une quantité allant de 0,05% à 30% en poids par rapport au poids total de ladite composition, de préférence de 0,1% à 5%. Selon un mode de réalisation, le corps gras est choisi parmi les cires naturelles telles que les cires végétales comme la cire de carnauba, la cire de candelilla, la cire d’Ouricurry, la cire d'Alfa, la cire de fibre de liège, la cire d'olive, la cire de canne à sucre, la cire du Japon, la cire de sumac, la cire de riz, la cire de jojoba hydrogénée, les cires absolues de fleurs telles que la cire essentielle de fleur de cassis ; ou les cires animales comme les cires d'abeilles, les cires d'abeilles modifiées (cerabellina) ou les cires chinoises. Selon un mode de réalisation, la cire hydrophobe est une émulsion de cire d’abeille. Selon un mode de réalisation, le corps gras est présent en une quantité allant de 0,5% à 30% en poids par rapport au poids total de ladite composition, de préférence allant de 1,0% à 10%. Selon un mode de réalisation, le solvant organique est choisi parmi les esters, les alcools, les hydrocarbures paraffinique et cycloparaffinique de C 8 à C 12 , ou un mélange de ceux-ci et est présent en une quantité allant de 5,0% à 99,9% en poids par rapport au poids total de ladite composition, de préférence de 50% à 80%. L’invention concerne également une méthode de traitement de la surface d’un substrat, comprenant les étapes suivantes : - déposition par pulvérisation sur ladite surface d’une quantité efficace de la composition selon l’invention afin de rendre ladite surface hydrophobe et oléophobe ; - séchage de ladite surface à une température allant de 15°C à 40°C, de préférence de 17°C à 30°C. Selon un mode de réalisation, ladite composition est pulvérisée en une quantité allant de 15 g/m 2 /s à 5000 g/m 2 /s, préférentiellement allant de 25 g/m 2 /s à 1000 g/m 2 /s, plus préférentiellement allant de 30 g/m 2 /s à 500 g/m 2 /s. Selon un mode de réalisation, l’étape de séchage de ladite surface est réalisée durant un temps inférieur à 24h. La présente invention concerne également un dispositif de distribution d'aérosol comprenant une composition hydrophobe et oléophobe aérosol selon l’invention. DÉFINITIONS Dans la présente invention, les termes ci-dessous sont définis de la manière suivante : Le terme « alkyle » fait référence à une chaîne hydrocarbonée linéaire ou ramifiée, saturée ou insaturée, optionnellement substituée, comportant de 1 à 30 atomes de carbone. Le terme « angle de contact » concerne l'angle dièdre formé par la surface du substrat et celle du liquide le long de leur ligne de contact. Il permet de mesurer la capacité d'un liquide à mouiller la surface d'un substrat. L'angle de contact est fixé par l'équilibre de trois tensions de surface, s'appliquant sur la ligne de contact et leur équilibre mécanique donne l'angle de contact : dans laquelle ySV,ySL et yLV sont les tensions solide/vapeur, solide/liquide et liquide/ vapeur. L’angle de contact va dépendre de l’affinité du liquide avec la surface en question : plus son affinité sera grande, plus son angle de contact sera faible. Le terme « comprendre » et ses variations doivent être compris selon la présente invention comme n’excluant pas la présence d’autres étapes et/ou composants. Dans certains modes de réalisation, le terme comprendre peut être interprété comme « être essentiellement constitué de ». Le terme « environ » précédant un chiffre signifie plus ou moins 10% de la valeur dudit chiffre. Le terme « hydrophobe » concerne la propriété d’une molécule et/ou d’une composition à repousser l’eau. Le terme « oléophobe » concerne la propriété d’une molécule et/ou d’une composition à repousser un corps gras tel qu’une huile. Le terme « perfluoropolyéther » concerne un composé comprenant plus d’une unité éther perfluoré, c’est-à-dire plus d’une unité éther ayant au moins une liaison fluor-carbone telle que CF 2 O, CF 2 CF 2 O, CF 2 CF 2 CF 2 O ou CF(CF 3 )CF 2 O et étant essentiellement exempt de liaison hydrogène-carbone. Composition hydrophobe et oléophobe, sous la forme aérosol, comprenant : - au moins un composé perfluoré ayant la formule I suivante : (I) dans lequel, R 1 et R 2 sont de façon identique ou indépendamment l’un de l’autre choisis parmi C(O)NH(C 1 -C 30 )alkyle, C(O)O(C 1 -C 30 )alkyle, C(O)(C 1 -C 30 )alkyle, COOH, CH 2 O(CH 2 ) p Si(OR 3 ) 3, CONH(CH 2 ) p Si(OR 3 ) 3 , PEG-OH, COOCH=CH 2 , COOC(CH 3 )=CH 2 , CF 2 CF 3 et CF 2 (CH 2 ) p R 4 ; dans lequel R 3 est un alkyle en C 1 -C 6 et R 4 est choisi parmi COOH, C(O)O(C 1 -C 30 )alkyle ; C(O)(C 1 -C 30 )alkyle, C(O)NH(C 1 -C 30 )alkyle, COOCH=CH 2 , COOC(CH 3 )=CH2, Si(OR 3 ) 3 et OR 3 ; x est un entier de 1 à 3 ; m est un entier de 1 à 20 ; n est un entier de 0 à 20 ; et p est un entier de 1 à 6 ; - au moins un corps gras choisi parmi les cires hydrophobes ; - au moins un solvant organique choisi parmi les cétones, les éthers, les esters, les alcools, les carbonates, les amides, les sulfoxides, les sulfones, les hydrocarbures paraffinique et cycloparaffinique de C 8 à C 12 , ou un mélange de ceux-ci ; et - au moins un agent propulseur choisi parmi les hydrocarbures volatils, les hydrocarbures halogénés, de l’air comprimé, de l’azote, un gaz inerte, du dioxyde de carbone, ou un mélange de ceux-ci. Composition selon la revendication 1, dans laquelle ledit composé perfluoré est un composé de formule II, (II) dans lequel R 1 , R 2 et m sont tels que définis dans la revendication 1 et n est un entier de 1 à 20. Composition selon la revendication 2, dans laquelle le composé perfluoré est un composé de formule II dans lequel R 1 et R 2 sont identiques et représentent le groupe C(O)NH(C 1 -C 30 )alkyle. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le composé perfluoré est présent en une quantité allant de 0,05% à 30% en poids par rapport au poids total de ladite composition, de préférence de 0,1% à 5%. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le corps gras est choisi parmi les cires naturelles telles que les cires végétales comme la cire de carnauba, la cire de candelilla, la cire d’Ouricurry, la cire d'Alfa, la cire de fibre de liège, la cire d'olive, la cire de canne à sucre, la cire du Japon, la cire de sumac, la cire de riz, la cire de jojoba hydrogénée, les cires absolues de fleurs telles que la cire essentielle de fleur de cassis ; ou les cires animales comme les cires d'abeilles, les cires d'abeilles modifiées (cerabellina) ou les cires chinoises. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle la cire hydrophobe est une émulsion de cire d’abeille. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle le corps gras est présent en une quantité allant de 0,5% à 30% en poids par rapport au poids total de ladite composition, de préférence allant de 1,0% à 10%. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle le solvant organique est choisi parmi les esters, les alcools, les hydrocarbures paraffinique et cycloparaffinique de C 8 à C 12 , ou un mélange de ceux-ci et est présent en une quantité allant de 5,0% à 99,9% en poids par rapport au poids total de ladite composition, de préférence de 50% à 80%. Méthode de traitement de la surface d’un substrat, comprenant les étapes suivantes: - déposition par pulvérisation sur ladite surface d’une quantité efficace de la composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 afin de rendre ladite surface hydrophobe et oléophobe ; - séchage de ladite surface à une température allant de 15°C à 40°C, de préférence de 17°C à 30°C. Méthode selon la revendication 9, dans laquelle ladite composition est pulvérisée en une quantité allant de 15 g/m 2 /s à 5000 g/m 2 /s, préférentiellement allant de 25 g/m 2 /s à 1000 g/m 2 /s, plus préférentiellement allant de 30 g/m 2 /s à 500 g/m 2 /s. Méthode selon la revendication 9 ou la revendication 10, dans laquelle l’étape de séchage de ladite surface est réalisée durant un temps inférieur à 24h.