WO1997015617A1 - Composition pulverulente redispersable dans l'eau de polymeres filmogenes - Google Patents
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
- C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
- C04B40/0039—Premixtures of ingredients
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
- C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
- C08J3/05—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media from solid polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
- C04B2103/0045—Polymers chosen for their physico-chemical characteristics
- C04B2103/0057—Polymers chosen for their physico-chemical characteristics added as redispersable powders
Definitions
- the present invention relates to powders redispersible in water of film-forming polymers prepared from ethylenically unsaturated monomers, their preparation process and their use.
- Film-forming polymers prepared from ethylenically unsaturated monomers are frequently used as adjuvants in compositions of hydraulic mineral binders to improve their processing and properties after hardening, such as adhesion to various substrates, sealing, flexibility. , mechanical properties.
- Redispersible powders have the advantage over aqueous dispersions of being able to be premixed with cement in the form of powdery compositions ready for use usable for example for the manufacture of mortars and concretes intended to be hung on construction materials, or for the manufacture of adhesive mortars or for the production of protective and decorative plasters inside or outside buildings.
- Another object of the present invention is to provide a process for the preparation of the powders of the above type from latex of film-forming polymer.
- Another object of the present invention is to provide a redispersible powder of the above type which, in the form of a powder or after possible redispersion in water in the form of pseudo latex, can be used in all fields of application of latexes. make coatings (in particular paints, paper coating composition) or adhesive compositions (in particular pressure-sensitive adhesives, tile adhesives).
- pulverulent composition which is redispersible in water obtained by mixing and then drying an emulsion of at least one film-forming polymer insoluble in water, of at least a main surfactant, of at least one water-soluble compound comprising:
- the invention also relates to a process for the preparation of such a pulverulent composition consisting in:
- aqueous emulsion consisting of a film-forming polymer insoluble in water prepared by polymerization in aqueous emulsion and comprising at least one main surfactant, at least one water-soluble compound and optionally at least one surfactant extra or an anti-caking agent,
- composition according to the invention has the advantage of spontaneously redispersing in water, to again give an emulsion having a particle size close to that of the initial emulsion.
- the invention firstly relates to a pulverulent composition redispersible in water obtained by mixing and then drying an emulsion of at least one film-forming polymer insoluble in water, of at least one main surfactant, of at least one water-soluble compound comprising: - an emulsion of at least one film-forming polymer insoluble in water and prepared from ethylenically unsaturated monomers,
- the water-insoluble film-forming polymers are prepared from ethylenically unsaturated monomers, in particular of vinyl and / or acrylate type.
- the water-insoluble film-forming polymers are preferably vinyl or acrylate homopolymers, or vinyl acetate, styrene / butadiene, styrene / acrylate, acrylate and styrene / butadiene / acrylate.
- the film-forming polymers preferably have a glass transition temperature of between about -20 ° C and + 50 ° C, preferably between 0 ° C and 40 ° C.
- These polymers can be prepared in a manner known per se by emulsion polymerization of ethylenically unsaturated monomers using polymerization initiators and in the presence of conventional emulsifiers and / or dispersants.
- the polymer content in the emulsion is generally between 30 and 70% by weight, more specifically between 35 and 65% by weight.
- vinyl esters and more particularly vinyl acetate alkyl acrylates and methacrylates in which the alkyl group contains from 1 to 10 carbon atoms, for example methyl, ethyl, n-butyl, 2-ethylhexyl acrylates and methacrylates; vinyl aromatic monomers, in particular styrene.
- These monomers can be copolyme ⁇ ses with each other or with other ethylenically unsaturated monomers.
- ethylene and olefins such as isobutene
- monomers vinyl aromatics such as methylstyrenes, vinyltoluenes
- vinyl halides such as vinyl chloride, vinylidene chloride, diolefins especially butadiene.
- the emulsion polymerization of the monomers is carried out in the presence of an emulsifier and of a polymerization initiator.
- the monomers used can be introduced as a mixture or separately and simultaneously into the reaction medium, either before the start of the polymerization in one go, or during the polymerization by successive fractions or continuously.
- an emulsifying agent use is generally made of the conventional anionic agents represented in particular by fatty acid salts, alkylsulfates, alkylsulfonates, alkylarylsulfates, alkyl arylsulfonates, arylsulfates, arylsulfonates, sulfosuccinates.
- alkali metal alkylphosphates, salts of abietic acid, hydrogenated or not They are used in an amount of 0.01 to 5% by weight relative to the total weight of the monomers
- the polymé ⁇ sation initiator emulsion which is water soluble is represented more particularly by hydroperoxides such as I hydrogen peroxide, cumene hydroperoxide, hydroperoxide diisopropylbe ⁇ zene, the para-menthane hydroperoxide, and by persulphates such as sodium persulfate potassium persulfate, ammonium persulfate. It is used in amounts of between 0.05 and 2% by weight relative to the total of the monomers.
- hydroperoxides such as I hydrogen peroxide, cumene hydroperoxide, hydroperoxide diisopropylbe ⁇ zene, the para-menthane hydroperoxide, and by persulphates such as sodium persulfate potassium persulfate, ammonium persulfate. It is used in amounts of between 0.05 and 2% by weight relative to the total of the monomers.
- a reducing agent such as sodium bisulfite or formaldehyde sulfoxylate, polyethyleneamine
- the reaction temperature is generally between 0 and 100 C C and preferably between 30 and 70 ° C.
- a transfer agent can be used in proportions ranging from 0 to 3% by weight relative to the monomer (s), generally chosen from mercaptans such as N-dodecylmercaptan, tertiododecylmercaptan, cyclohexene; halogenated hydrocarbons such as chloroform, bromoform, carbon tetrachloride. It makes it possible to adjust the proportion of grafted polymer and the length of the grafted molecular chains. It is added to the reaction medium either before the polymerization, or during polymerization.
- the film-forming polymer of the composition according to the invention has a weakly carboxylated surface and therefore a low surface acidity level. Thus, it preferably has a surface acidity level of at most 100 microequivalent of -COOH function per gram of polymer, preferably of at most 50 microequivalent of -COOH function per gram of polymer.
- the composition according to the invention also comprises at least one main surfactant, the binary phase diagram of water - surfactant comprises an isotropic phase which is fluid at 25 ° C. up to a concentration of at least 50% by weight of surfactant, followed by a rigid liquid crystal phase of hexagonal or cubic type at higher concentrations, stable at least up to the drying temperature.
- the binary phase diagram of water - surfactant comprises an isotropic phase which is fluid at 25 ° C. up to a concentration of at least 50% by weight of surfactant, followed by a rigid liquid crystal phase of hexagonal or cubic type at higher concentrations, stable at least up to the drying temperature.
- the rigid liquid crystal phase of the main surfactant is stable up to a temperature at least equal to 60 ° C.
- the rigid liquid crystal phase is stable up to a temperature at least equal to 55 ° C.
- the fluid isotropic phase can be poured, while the rigid liquid crystal phase cannot.
- the main surfactant can be of the nonionic or ionic type. According to a particular embodiment of the invention, said pnncipal surfactant is ionic.
- main surfactants using a binary phase diagram as described above are used and chosen from ionic glycolipid surfactants.
- ionic glycolipid surfactants derivatives of uronic acids are used more particularly.
- the hydrocarbon chain of the surfactant which may or may not be substituted, is a saturated or unsaturated chain comprising from 6 to 24 carbon atoms and preferably from 8 to 16 carbon atoms.
- derivatives of galacturonic acid in the form of salts are used as main surfactants.
- hydroxyl group carried by the carbon bonded to the endocyclic oxygen is replaced by an OR group in which R represents an alkyl radical, linear or branched, having from 9 to 22 carbon atoms
- the counter ion of the salt of said surfactant is an alkali metal, an alkaline earth metal or else a quaternary ammonium group in which the radicals linked to the nitrogen atom, identical or different, are chosen from hydrogen or an alkyl or hydroxyalkyl radical having 1 to 6 carbon atoms.
- a main surfactant of amphoteric type is used
- amphoteric surfactants suitable for carrying out the invention more particularly have the following general formula
- R represents an alkyl or alkenyl radical comprising 7 to 22 carbon atoms
- Ri represents a hydrogen atom or an alkyl radical comprising 1 to 6 carbon atoms
- A represents a group (CO) or (OCH2CH2)
- n is 0 or 1
- x is 2 or 3
- y is 0 to 4
- Q represents a radical -R2 - COO M with R2 representing an alkyl radical comprising 1 to 6 carbon atoms
- M represents H, Na, K, NH4 and B represents H or Q
- the acid function of these compounds can be presented either in acid form, in salified form, partially or totally.
- these surfactants corresponding to the preceding formula use is more particularly made of amphoteric derivatives of alkyl polyamines such as Amphionic XL®, Mirataine H2C-HA® marketed by Rhône-Poulenc as well as Ampholac 7T / X® and Ampholac 7C / X® sold by Berol Nobel.
- the main surfactants which have just been described can be used alone.
- the pulverulent composition according to the invention also comprises at least one water-soluble compound. More particularly, this compound is a solid.
- the water-soluble compounds can in particular be chosen from mineral species such as the alkali or alkaline earth metal silicates, the alkali or alkaline earth metal phosphates, such as sodium hexametaphosphate.
- the most advantageous silicates in this type of application are those having a molar ratio SiO 2 / M 2 0 comp ⁇ s between 1, 6 and 3.5 with M representing a sodium or potassium atom.
- the water-soluble compounds can likewise be chosen from organic species such as urea, sugars and their derivatives.
- oses or monosaccharides
- osides highly depolymerized polyholosides.
- Compounds whose molecular weight by weight is more particularly less than 20,000 g / mol are understood.
- Aldoses such as glucose, mannose, galactose and ketoses such as fructose are examples of dares suitable for the present invention.
- Osides are compounds which result from the condensation, with elimination of water, of daring molecules between them or even of daring molecules with non-carbohydrate molecules.
- saccharide it is preferred holosides which are formed by the union of exclusively carbohydrate units, and more particularly oligosaccharides (or oligosaccharides) that comprise that a limited number of these units, that is to say a number in general below 10.
- oligoholosides that may be mentioned are sucrose, lactose, cellobiose, maltose.
- Suitable polyholosides that is to say compounds which are highly depolymerized and whose molecular weights by weight are more particularly less than 20,000 g / mole, are described for example in the work by P. ARNAUD entitled “ organic chemistry course ", GAUTHIER-VILLARS sky-sky-sky-sky-sky-sky-sky-sky-sky-sky-sky-sky-sky-sky-sky-sky-sky-sky-sky-N-N-N-N-N-N-N
- dextran By way of nonlimiting example of highly depolymerized polyholosides, mention may be made of dextran, starch, xanthan gum and galactomannans such as guar or carob. These polysaccharides preferably have a melting point above 100 ° C. and a solubility in water of between 50 and 500 g / l.
- polyelectrolytes of organic nature resulting from the polymerization of monomers which have the following general formula:
- peptide polymers derived from polyco ⁇ densation amino acids especially aspartic acid and glutamic acid or precursors of diamino diacids.
- These polymers can be homopolymers derived from aspartic or glutamic acid as well as copolymers derived from aspartic acid and glutamic acid in any proportions, or copolymers derived from aspartic acid and / or glutamic acid and d other amino acids.
- the copolymerizable amino acids include glycine, alanine, leucine, isoleucine, phenyl alanine, methionine, histidine, proline, lysine, ia serine, threonine, cysteine ...
- the preferred polyelectrolytes have a low degree of polymerization.
- the molecular weights by weight of these macromolecules are more particularly less than 20,000 g / mole and, preferably between 1,000 and 5,000 g / mole.
- the water-soluble compound is a main surfactant.
- composition of the present invention may further contain at least one additional ionic surfactant.
- the additional ionic surfactants can more particularly be amphoteric surfactants such as alkyl betaines, alkyldimethylbetaines, alkylamidopropylbétaines, alkylamidopropyl-diméthylbétaines, aJkyltrimethyl-sulfobetaines, imidazoline derivatives such as alkylamphoacetates, alkylamod alkylampho-propionates, alkytamphodi-propionates, alkylsultaines or alkylamidopropyl-hydroxysultaines, condensation products of fatty acids and protein hydrolysates.
- amphoteric surfactants such as alkyl betaines, alkyldimethylbetaines, alkylamidopropylbétaines, alkylamidopropyl-diméthylbétaines, aJkyltrimethyl-sulfobetaines, imidazoline derivatives such as al
- anionic surfactants such as the water-soluble salts of alkylsulphates, of alkylethersulphates, the alkylisethionates and the alkyltaurates or their salts, the alkylcarboxylates, the alkylsulphosuccinates or the alkylsuccinamates, the alkylsarcosinates, the alkyl derivatives.
- the cation is generally an alkali or alkaline earth metal, such as sodium, potassium, lithium, magnesium, or an ammonium group NR 4 + with R, identical or different, representing an alkyl radical substituted or not by a oxygen or nitrogen atom.
- the content of film-forming polymer powder is advantageously between 40 to 90 parts by weight in the pulverulent composition.
- the content of film-forming polymer powder is at least 50 parts, preferably at least 70 parts by weight.
- the amount of main surfactant is generally between 1 and 20 parts by weight in the pulverulent composition. Preferably, this content is between 2 and 10 parts by weight.
- the amount of water-soluble compound is generally between 7 and 50 parts by weight in the pulverulent composition. According to a particular variant, this quantity is between 8 and 25 parts by weight.
- the weight ratio of the concentrations between the main surfactant and the water-soluble compound is generally between 20/80 - 90/10. If they are identical, that is to say if the pulverulent composition according to the invention comprises at least one main surfactant also playing the role of water-soluble compound, the total amount of this compound corresponds of course to the sum of the two ranges mentioned above. In the case where the pulverulent composition of the invention comprises an additional surfactant, the weight ratio of the concentrations between the main surfactant and the additional surfactant is generally between 5 and 10.
- composition according to the invention can also comprise at least one mineral filler having a particle size of less than approximately 10 ⁇ m, preferably less than 3 ⁇ m.
- a filler chosen in particular from calcium carbonate, kaolin, barium sulphate, titanium oxide, talc, hydrated alumina, bentonite and silicon sulfoaluminate (white satin), silica.
- This mineral filler can be added directly to the pulverulent composition, or it can be obtained from the process for preparing the composition.
- the amount of mineral filler can be between 0.5 and 40, preferably from 2 to 20 parts by weight, per 100 parts of film-forming polymer powder insoluble in water.
- the pulverulent compositions obtained are stable on storage; they can be easily redispersed in water in the form of pseudo-latex and used directly in the form of powder or in the form of pseudo-latex in all known fields of application of latexes.
- the method consists of.
- aqueous emulsion consisting of a water-insoluble film-forming polymer in water prepared by aqueous emulsion polymerization and comprising at least one main surfactant, at least one hydrosoluble compound and optionally at least one surfactant additional or an anti-motta ⁇ t agent,
- the water in this emulsion is then removed and the product obtained sprayed to obtain a powder.
- the steps for removing water from the latex emulsion and obtaining a powder can be separate or concomitant. Thus, one can use a freezing process, followed by a sublimation step, or lyophilization, drying or spray drying (spraying - drying)
- Spray drying is the preferred method because it allows the powder to be obtained directly at the desired particle size without necessarily going through the grinding stage.
- the granulometry of the powder is generally less than 500 ⁇ m.
- Spray drying can be carried out in the usual manner in any known device such as for example an atomization tower associating a spraying carried out by a nozzle or a turbine with a stream of hot gas
- the inlet temperature of the hot gas (generally air), at the top of the column, is preferably between 100 and 115 ° C. and the outlet temperature is preferably between 55 and 65 ° C.
- the mineral filler can be added to the aqueous emulsion of starting polymer All or part of the mineral filler can also be introduced during the spraying step in the spray drying process. Finally, it is possible to add the mineral filler directly to the final powdery composition.
- the pulverulent compositions according to the invention are completely redispersible in water at room temperature by simple stirring.
- completely redispersible is meant a powder according to the invention which, after the addition of a suitable quantity of water, makes it possible to obtain a pseudo-latex whose particle size is substantially identical to the particle size of the latex particles present in the 'starting emulsion.
- the invention also relates to the pseudo-latex obtained by redispersion in water of a pulverulent composition as defined above.
- the invention relates to the use of the pulverulent compositions described above in the building industry as additives to mixtures of hydraulic mineral binders for the production of protective and decorative coatings, adhesive mortars and cements. adhesives for laying tiles and floor coverings. They are particularly suitable for the preparation of ready-to-use powdered products based on cement and plaster.
- the powder compositions of the invention or the pseudolatex derived therefrom can be used also in all other areas of application of latex, particularly in the field of adhesives, paper coating and paints.
- the pulverulent compositions according to the invention may also contain the usual additives, in particular biocides, microbiostats, Dacte ⁇ ostatician, and silicone and organic antifoams.
- composition% weight styrene / butadiene latex (*) 80 decyl D-galactoside sodium uronate (* * ) 10 water 10
- this latex has a dry extract of 50% and was obtained by emulsion polymerization of a weight mixture of 58% of styrene and 42% of butadiene. Its average particle size measured at BROOKHAVEN &. is 0.12 ⁇ m. Its surface is weakly carboxylated: it has a surface charge equal to 30 microequivalents of -COOH function / g of polymer.
- the binary water / surfactant phase diagram includes a fluid isotropic phase at 25 ° C up to a concentration of 60% by weight of surfactant followed by a liquid crystal phase of hexagonal type.
- This hexagonal phase has been identified and characterized by X-ray scattering at small angles, in accordance with the work by V. LUZZATI entitled "BIOLOGICAL MEMBRANES, PHYSICAL FACT AND FUNCTION", at from an aqueous solution containing 62% by weight of surfactant.
- the X-ray scattering spectrum at small angles contains two fine lines, the BRAGG spacings of which are in the ratios 1: 1 / (3) 1/2 .
- the mesh parameter obtained by measuring the line spacings is equal to 47 Angstroems.
- the particle size is between 10 and 100 ⁇ m
- composition by weight of the dry powder is as follows: styrene latex / butadiene 70% decyl D-galactoside sodium uronate 17% kaolin 12% water 1%
- the atomized product spontaneously redisperses in water at room temperature.
- the average particle size of the emulsion obtained, measured using a BROOKHAVEN® particle size analyzer. is 0.13 ⁇ m.
- composition% styrene / butadiene latex 77.5 alkyl polyaminocarboxylate (*) 22.5
- the alkyl polyaminocarboxylate is marketed under the name of AMPHIONIC XL by Rhône-Poulenc.
- This surfactant is in solution in water and has a dry extract equal to 40% by weight.
- the binary water / surfactant phase diagram includes an isotropic fluid phase at 25 ° C up to a concentration of 50% by weight of surfactant, followed by an optically isotropic viscous liquid crystal phase of cubic type. This phase has been identified and characterized by X-ray scattering at small angles in an aqueous solution containing 52% surfactant. The small angle X-ray scattering spectrum contains a series of five characteristic lines.
- the latex is the same as in Example 1.
- This mixture is atomized using a BUCHI® device with an inlet temperature of 110 ° C and an outlet temperature of 70 ° C.
- the powder obtained after atomization has a spontaneous dispersion in water.
- the pseudo-latex obtained has a particle size identical to that of the starting latex.
- the latex is the same as in Example 1.
- This mixture is atomized using a BUCHI® device with an inlet temperature of 110 C C and an outlet temperature of 70 ° C.
- the powder obtained after atomization displays spontaneous dispersion in water.
- the pseudo-latex obtained has a particle size identical to that of the starting latex.
- the sodium silicate has a SiO 2 / Na 2 O ratio equal to 2. It is in solution in water (dry extract equal to 45% by weight).
- the sodium silicate is mixed with the sodium decyl D-galactoside uronate and the urea, then the mixture is added to the styrene / butadiene latex, which makes it possible to have a fluid dispersion.
- This mixture is then atomized using a BUCHI® device with an inlet temperature of 110 ° C and an outlet temperature of 70 ° C.
- the powder obtained after atomization has a spontaneous dispersion in water.
- the pseudo-latex obtained has a particle size identical to that of the starting latex.
- the latex is the same as in Example 1.
- sodium hexametaphosphate is mixed with sodium decyl D-galactoside uronate and urea, then this mixture is added to the styrene / butadiene latex.
- This mixture is atomized using a BUCHI® device with an inlet temperature of 110 ° C and an outlet temperature of 70 ° C.
- the powder obtained after atomization has a spontaneous dispersion in water.
- the pseudo-latex obtained has a particle size identical to that of the starting latex.
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Abstract
La présente invention a pour objet une composition pulvérulente redispersable dans l'eau, obtenue par mélange puis séchage d'une émulsion d'au moins un polymère filmogène insoluble dans l'eau, d'au moins un tensio-actif principal, d'au moins un composé hydrosoluble et comprenant: une émulsion d'au moins un polymère filmogène insoluble dans l'eau et préparé à partir de monomères à insaturation éthylénique, au moins un tensio-actif principal dont le diagramme de phases binaire eau - tensio-actif, comporte une phase isotrope fluide à 25 °C jusqu'à une concentration d'au moins 50 % en poids de tensio-actif, suivie d'une phase cristal liquide rigide de type hexagonale ou cubique à des concentrations supérieures, stable au moins jusqu'à la température de séchage, au moins un composé hydrosoluble. L'invention a de même pour objet un procédé de préparation d'une telle composition et son utilisation.
Description
COMPOSITION PULVERULENTE REDISPERSABLE DANS L EAU DE POLYMERES FILMOGENES
La présente invention a pour objet des poudres redispersables dans l'eau de polymères filmogènes préparés à partir de monomères à insaturation éthylénique, leur procédé de préparation et leur utilisation.
On connaît déjà des poudres redispersables obtenues par pulvérisation et séchage de dispersions de polymères filmogènes acryliques, et surtout de dispersions de polymères d'esters vinyliques.
Les polymères filmogènes préparés a partir de monomères à insaturation éthylénique sont utilisés fréquemment comme adjuvants dans les compositions de liants minéraux hydrauliques pour en améliorer la mise en oeuvre et les propriétés après durcissement telles que l'adhésion sur divers substrats, l'étanchéité, la souplesse, les propriétés mécaniques.
Les poudres redispersables présentent l'avantage par rapport aux dispersions aqueuses de pouvoir être prémélangées avec le ciment sous forme de compositions pulvérulentes prêtes à l'emploi utilisables par exemple pour la fabrication de mortiers et bétons destinés à être accrochés sur des matériaux de construction, ou pour ia fabrication de mortiers-colles ou pour la réalisation d'enduits de protection et de décoration à l'intérieur ou à l'extérieur des bâtiments.
Pour parvenir à obtenir des poudres ne s'agglomérant pas au cours du stockage sous l'effet de la pression et de la température et convenablement redispersables dans l'eau, on a coutume de leur adjoindre des quantités relativement importantes de substances inertes et de colloïdes protecteurs.
Ainsi, ii a déjà été proposé d'ajouter aux dispersions, avant pulvérisation, des produits de condensation mélamine-formaldéhyde-sulfonate (US-A-3784648) ou naphtalène-formaldéhyde-sulfonate (DE-A-3143070) et/ou des copolymères vinylpyrrolidone-acétate de vinyl (EP-078449).
Le brevet français FR-A-2 245 723 vise une préparation séchée par congélation, stable et dispersable dans l'eau contenant une poudre d'un latex de polymère et un agent dispersant hydrosoluble qui est un saccharide.
Le but de la présente invention est de proposer une nouvelle composition pulvérulente redispersable totalement ou presque totalement dans l'eau, qui soit à base d'un polymère filmogène préparé à partir de monomères à insaturation éthylénique.
Un autre but de la présente invention est de proposer une poudre redispersable du type ci-dessus qui soit stable au stockage sans agglomération.
Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé de préparation des poudres de type ci-dessus à partir de latex de polymère filmogène. Un autre but de la présente invention est de proposer une poudre redispersable du type ci-dessus qui, sous forme de poudre ou après éventuelle redispersion dans l'eau sous forme de pseudo latex, soit utilisable dans tous les domaines d'application des latex pour réaliser des revêtements (notamment peintures, composition de couchage du papier) ou des compositions adhésives (notamment adhésifs sensibles à la pression, colles carrelage).
Un autre but de la présente invention est de proposer une poudre redispersable du type ci-dessus (ou le pseudo-latex en découlant) plus particulièrement en vue de son utilisation comme additifs à des liants hydrauliques du type mortiers ou bétons.
Ces buts et d'autres sont atteints par la présente invention qui concerne en effet une composition pulvérulente redispersable dans l'eau obtenue par mélange puis séchage d'une émulsion d'au moins un polymère filmogène insoluble dans l'eau, d'au moins un tensio-actif principal, d'au moins un composé hydrosoluble comprenant :
- une émulsion d'au moins un polymère filmogène insoluble dans l'eau et préparé à partir de monomères à insaturation éthylénique, - au moins un tensio-actif principal dont le diagramme de phases binaire eau - tensio-actif, comporte une phase isotrope fluide à 25°C jusqu'à une concentration d'au moins 50 % en poids de tensio-actif, suivie d'une phase cristal liquide rigide de type hexagonale ou cubique à des concentrations supérieures, stable au moins jusqu'à la température de séchage, - au moins un composé hydrosoluble.
L'invention a de même pour objet un procédé de préparation d'une telle composition pulvérulente consistant à :
- éliminer l'eau d'une émulsion aqueuse constituée d'un polymère filmogène insoluble dans l'eau préparé par polymérisation en émulsion aqueuse et comportant au moins un tensio-actif principal, au moins un composé hydrosoluble et éventuellement au moins un tensio-actif supplémentaire ou un agent anti-mottant,
- et pulvériser le résidu sec en une poudre de granulométrie désirée.
La composition selon l'invention présente l'avantage de se redisperser spontanément dans l'eau, pour donner à nouveau une émulsion présentant une granulométrie voisine de celle de l'émulsion initiale.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description et des exemples qui vont suivre.
L'invention concerne tout d'abord une composition pulvérulente redispersable dans l'eau obtenue par mélange puis séchage d'une émulsion d'au moins un polymère filmogène insoluble dans l'eau, d'au moins un tensio-actif principal, d'au moins un composé hydrosoluble comprenant : - une émulsion d'au moins un polymère filmogène insoluble dans l'eau et préparé à partir de monomères à insaturation éthylénique,
- au moins un tensio-actif principal dont le diagramme de phases binaire eau - tensio-actif, comporte une phase isotrope fluide à 25°C jusqu'à une concentration d'au moins 50 % en poids de tensio-actif, suivie d'une phase cristal liquide πgide de type hexagonale ou cubique à des concentrations supérieures, stable au moins jusqu'à la température de séchage,
- au moins un composé hydrosoluble
Les polymères filmogène insolubles dans l eau sont préparés à partir de monomères à insaturation éthylénique, notamment de type vinylique et/ou acrylate Les polymères filmogènes insolubles dans l eau sont de préférence des homopolymères vinylique ou acrylate, ou des copolymères acétate de vinyle, styrene/butadiène, styrène/acrylate, acrylate et styrene/butadiène/acrylate.
Les polymères filmogènes ont de préférence une température de transition vitreuse comprise entre environ -20°C et +50°C, de préférence entre 0°C et 40°C. Ces polymères peuvent être préparés de manière connue en soi par polyméπsation en émulsion de monomères à insaturation éthylénique à l'aide d'amorceurs de polymérisation et en présence d'agents émulsifiants et/ou dispersants usuels. La teneur en polymère dans l'émulsion se situe généralement entre 30 et 70% en poids, plus spécifiquement entre 35 et 65% en poids. A titre de monomères, on peut citer les esters vinyliques et plus particulièrement l'acétate de vinyle ; les acrylates et méthacrylates d'alkyle dont le groupe alkyle contient de 1 à 10 atomes de carbone par exemple les acrylates et méthacrylates de méthyle, éthyle, n-butyle, 2-ethylhexyle ; les monomères vinylaromatiques en particulier le styrène. Ces monomères peuvent être copolymeπses entre eux ou avec d'autres monomères à insaturation éthylénique.
A titre d'exemples non limitatifs de monomères copolyménsables avec l'acétate de vinyle et/ou les esters acryliques et/ou le styrène on peut citer l'éthylène et ies oléfines comme l'isobutène ; les esters vinyliques d'acides monocarboxyiiques saturés, ramifies ou non, ayant de 1 à 12 atomes de carbone, comme le propionate, le "Versatate" (marque déposée pour les esters d'acides ramifiés en Cg-C-,-,), le pivalate, le laurate de vinyle ; les esters d'acides insaturés mono- ou di-carboxyliques possédant 3 à 6 atomes de carbone avec les alcanols possédant 1 à 10 atomes de carbone, comme les maléates, fumarates de méthyle, d'éthyle, de butyle, d'éthylhexyle ; les monomères
vinylaromatiques tels que les méthylstyrènes, les vinyltoluènes ; les halogénures de vinyle tels que le chlorure de vinyle, le chlorure de vinylidène, les diolefines particulièrement le butadiène.
La polymérisation en émulsion des monomères est mise en oeuvre en présence d'un émulsifiant et d'un initiateur de polymérisation.
Les monomères mis en oeuvre peuvent être introduits en mélange ou séparément et simultanément dans le milieu réactionnel, soit avant le début de la polymérisation en une seule fois, soit au cours de la polyméπsation par fractions successives ou en continu. En tant qu'agent émulsifiant, on met en oeuvre généralement les agents anioniques classiques représentés notamment par les sels d'acides gras, les alkylsulfates, les alkylsulfonates, les alkylarylsulfates les alkyl arylsulfonates, les arylsulfates, les arylsulfonates, les sulfosuccinates. les alkylphosphates de métaux alcalins, les sels de l'acide abiétique hydrogénés ou non Ils sont employés à raison de 0,01 à 5% en poids par rapport au poids total des monomères
L'initiateur de polyméπsation en émulsion, qui est hydrosoluble, est représenté plus particulièrement par les hydroperoxydes tels que I eau oxygénée, l'hydroperoxyde de cumène, l'hydroperoxyde de diisopropylbeπzene, l'hydroperoxyde de paramenthane, et par les persulfates tels que le persulfate de sodium le persulfate de potassium, le persulfate d'ammonium. Il est employé en quantités comprises entre 0,05 et 2% en poids par rapport au total des monomères. Ces initiateurs sont éventuellement associés à un réducteur, tel que le bisulfite ou le formaldéhydesulfoxylate de sodium, les polyéthylèneamines, les sucres : dextrose, saccharose, les sels métalliques. Les quantités de réducteur utilisés varient de 0 à 3% en poids par rapport au poids total des monomères.
La température de réaction, fonction de l'initiateur mis en oeuvre, est généralement comprise entre 0 et 100CC, et de préférence, entre 30 et 70°C.
On peut utiliser un agent de transfert dans des proportions allant de 0 à 3% en poids par rapport au(x) monomère(s), généralement choisi parmi les mercaptans tels que le N-dodécylmercaptan, le tertiododécylmercaptan , le cyclohexène ; les hydrocarbures halogènes tels que le chloroforme, le bromoforme, le tétrachlorure de carbone. Il permet de régler la proportion de polymère greffé et la longueur des chaînes moléculaires greffées. Il est ajouté au milieu réactionnel soit avant la polyméπsation, soit en cours de polymérisation. Selon un mode préféré de l'invention, le polymère filmogène de la composition selon l'invention présente une surface faiblement carboxylée et donc un taux d'acidité de surface faible.
Ainsi, il présente de préférence un taux d'acidité de surface d'au plus 100 microéquivalent de fonction -COOH par gramme de polymère, de préférence d'au plus 50 microéquivalent de fonction -COOH par gramme de polymère.
La composition selon l'invention comprend en outre au moins un tensio-actif principal dont le diagramme de phases binaire eau - tensio-actif comporte une phase isotrope fluide à 25°C jusqu'à une concentration d'au moins 50% en poids de tensio¬ actif, suivie d'une phase cristal liquide rigide de type hexagonale ou cubique à des concentrations supérieures, stable au moins jusqu'à la température de séchage. La description de ces phases est donnée dans l'ouvrage de R.G. LAUGHLIN intitulé "The AQUEOUS PHASE BEHAVIOR OF SURFACTANTS" - ACADEMIC PRESS - 1994. Leur identification par diffusion de rayonnements (X et neutrons) est décrite dans l'ouvrage de V. LUZZATI intitulé "BIOLOGICAL MEMBRANES, PHYSICAL FACT AND FUNCTION- - ACADEMIC PRESS - 1968. Plus particulièrement, la phase cristal liquide rigide du tensio-actif principal est stable jusqu'à une température au moins égale à 60 °C. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la phase cristal liquide rigide est stable jusqu'à une température au moins égale à 55°C.
On précise ici que la phase isotrope fluide peut être coulée, tandis que la phase cristal liquide rigide ne le peut pas.
Le tensio-actif principal peut être de type non ionique ou ionique. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, ledit tensio-actif pnncipal est ionique.
Selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention, on met en oeuvre des tensio-actifs principaux présentant un diagramme de phases binaire tel que décrit ci- dessus et choisis parmi ies tensio-actifs glycolipidiques ioniques.
Parmi les tensio-actifs glycolipidiques ioniques, on utilise plus particulièrement les dérivés des acides uroniques.
Les acides uroniques correspondant à la formule générale suivante, représentent un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention :
CHO
I
(CHOH)n I CO2H
avec n représentant un nombre entier variant de 1 à 4.
Des exemples de composés de ce type sont notamment les acides galacturoπique, glucuronique, D-mannuronique, L-iduronique et L-guiuronique, sans toutefois être limité à ces acides.
La chaîne hydrocarbonée du tensio-actif, qui peut être substituée ou non, est une chaîne saturée ou non saturée comportant de 6 à 24 atomes de carbone et préférentiellement de 8 à 16 atomes de carbone.
On peut mettre en oeuvre de manière plus particulière des composés dérivant des acides galacturonique et glucuronique. La descπption de ces produits ainsi que leur procédé de préparation sont décrits notamment dans la demande de brevet EP 532 370.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention on utilise en tant que tensio- actifs principaux, des dérivés de l'acide galacturonique sous forme de sels
Plus particulièrement, le groupement hydroxyle porte par le carbone lié à l'oxygène endocyclique est remplacé par un groupement OR dans lequel R représente un radical alkyle, linéaire ou ramifie, ayant de 9 à 22 atomes de carbone
Par ailleurs, le contre ion du sel dudit tensio-actif est un métal alcalin, un métal alcalino-terreux ou encore un groupement ammonium quaternaire dans lequel les radicaux liés à l'atome d'azote, identiques ou différents, sont choisis parmi l'hydrogène ou un radical alkyle ou hydroxyalkyle possédant 1 à 6 atomes de carbone. Selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention, on met en oeuvre un tensio-actif principal de type amphotère
Les tensio-actifs amphotères convenables à la réalisation de l'invention ont plus particulièrement la formule générale suivante
R - (A)n - [ N - (CHR^ - N - Q
I I
B B formule dans laquelle R représente un radical alkyle ou alcényle comprenant 7 à 22 atomes de carbone, Ri représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle comprenant 1 à 6 atomes de carbone, A représente un groupement (CO) ou (OCH2CH2), n vaut 0 ou 1 , x vaut 2 ou 3, y vaut 0 a 4, Q représente un radical -R2 - COO M avec R2 représentant un radical alkyle comprenant 1 à 6 atomes de carbone, M représente H, Na, K, NH4 et B représente H ou Q
Selon un mode de réalisation particulier, on utilise des tensio-actifs de ce type comprenant au moins deux groupements carboxyliques Ainsi, plus particulièrement, B représente le radical Q.
La fonction acide de ces composés peut se présenter indifféremment sous forme acide, sous forme salifiée, partiellement ou totalement.
Parmi ces tensio-actifs correspondant à la formule précédente, on met plus particulièrement en oeuvre les dérivés amphotères des alkyl polyamines comme l'Amphionic XL®, le Mirataine H2C-HA® commercialisés par Rhône-Poulenc ainsi que l'Ampholac 7T/X® et l' Ampholac 7C/X® commercialisés par Berol Nobel. Les tensio-actifs principaux qui viennent d'être décrits, peuvent être utilisés seuls.
On ne sortirait cependant pas du cadre de ia présente invention en employant plusieurs tensio-actifs, appartenant ou non à la même catégorie.
La comosition pulvérulente selon l'invention comprend en outre au moins un composé hydrosoluble. Plus particulièrement, ce composé est un solide.
Les composés hydrosolubles peuvent être notamment choisis parmi des espèces minérales telles que les silicates de métal alcalin ou alcalino-terreux, les phosphates de métal alcalin ou alcalino-terreux, tels que l'hexametaphosphate de sodium.
Les silicates les plus avantageux dans ce type d'application, sont ceux présentant un rapport molaire Siθ2/M20 compπs entre 1 ,6 et 3,5 avec M représentant un atome de sodium ou de potassium.
Les composés hydrosolubles peuvent de même être choisis parmi des espèces organiques comme l'urée, les sucres et leurs dérivés.
Parmi les sucres et leurs dérivés, on peut mentionner les oses (ou monosaccharides), les osides, les polyholosides fortement dépolymérisés. On entend des composés dont la masse moléculaire en poids est plus particulièrement inférieure à 20000 g/mole.
Les aldoses tels que le glucose, mannose, galactose et les cétoses tels que le fructose sont des exemples d'osés convenables à la présente invention. Les osides sont des composés qui résultent de la condensation, avec élimination d'eau, de molécules d'osés entre elles ou encore de molécules d'osés avec des molécules non glucidiques. Parmi les osides on préfère les holosides qui sont formés par la réunion de motifs exclusivement glucidiques et plus particulièrement les oligoholosides (ou oligosaccharides) qui ne comportent qu'un nombre restreint de ces motifs, c est-à-dire un nombre en général inférieur à 10. A titre d'exemples d'oligoholosides on peut mentionner le saccharose, le lactose, la cellobiose, le maltose.
Les polyholosides (ou polysaccharides) convenables, c'est-à-dire les composés fortement dépolymérisés et dont les masses moléculaires en poids sont plus particulièrement inférieures à 20000 g/mole, sont décrits par exemple dans l'ouvrage de P. ARNAUD intitulé "cours de chimie organique", GAUTHIER-VILLARS éditeurs, 1987.
A titre d'exemple non limitatif de polyholosides fortement dépolymérisés, on peut citer le dextran, l'amidon, la gomme xanthane et les galactomannanes tels que le guar ou la
caroube. Ces polysacchandes présentent de préférence un point de fusion supérieur à 100°C et une solubilité dans l'eau comprise entre 50 et 500 g/l.
Conviennent également les polyélectrolytes de nature organique issus de la polymérisation de monomères qui ont la formule générale suivante :
Ri R4
\ /
C -------- C
/ \
R2 R3
formule dans laquelle R,, identiques ou différents, représentent H, CH3, CO2H, (CH2)n- CO2H avec n = 0 à 4.
A titre d'exemples non limitatifs de composes de ce type, on peut citer les acides acrylique, méthacrylique, maléique, fumaπque, itacoπique. crotonique.
Conviennent également à l'invention, les copolymères obtenus à partir des monomères répondant à la formule générale précédente et ceux obtenus à l'aide de ces monomères et d'autres monomères, en particulier les dérivés vinyliques comme les alcools vinyliques et les vinyl amides telle que la vinylpyrrolidinone. On peut également citer les copolymères obtenus à partir d'alkyle vinyl ether et d'acide maléique ainsi que ceux obtenus à partir de vinyl styrène et d'acide maléique qui sont notamment décrits dans l'encyclopédie KIRK-OTHMER intitulé 'ENCYCLOPEDIA OF CHEMICAL TECHNOLOGY" - Volume 18 - 3 ème édition - Wiley interscience publication - 1982.
Conviennent également à l'invention les polymères peptidiques dérivés de la polycoπdensation d'acides aminés, notamment de l'acide aspartique et glutamique ou des précurseurs des diaminodiacides. Ces polymères peuvent être aussi bien des homopolymères dérivés de l'acide aspartique ou glutamique que des copolymères dérivés de l'acide aspartique et de l'acide glutamique en proportions quelconques, ou des copolymères dérivés de l'acide aspartique et/ou glutamique et d'aminoacides autres. Parmi les aminoacides copolymerisables, on peut citer la glycine, l'alanine, la leucine, l'isoleucine, la phenyl alanine, la méthionine, l'histidine, la proline, la lysine, ia serine, la thréonine, la cystéine...
Les polyélectrolytes préférés présentent un degré de polymérisation faible. Les masses moléculaires en poids de ces macromolécules sont plus particulièrement inférieures à 20000 g/mole et, préférentiellement comprises entre 1000 et 5000 g/mole. Bien entendu, il est tout à fait envisageable d'utiliser ces différents types de composés hydrosolubles en combinaison.
Selon une autre variante de l'invention, le composé hydrosoluble est un tensio¬ actif principal.
La composition de la présente invention peut contenir en outre au moins un tensio-actif supplémentaire ionique.
Les tensio-actifs supplémentaires ioniques peuvent plus particulièrement être des agents tensio-actifs amphotères comme ies alkyl-bétaines, les alkyldiméthylbétaînes, les alkylamidopropylbétaines, les alkylamidopropyl-diméthylbétaines, les aJkyltriméthyl- sulfobétaînes, les dérivés d'imidazoline tels que les alkylamphoacétates, alkylamphodiacétates, alkylampho-propionates, alkytamphodi-propionates, les alkylsultaines ou les alkylamidopropyl-hydroxysultaïnes, les produits de condensation d'acides gras et d'hydrolysats de protéines.
On peut de même utiliser des agents tensio-actifs supplémentaires anioniques, tels que les sels hydrosolubles d'alkylsulfates, d'alkyléthersulfates, les alkyliséthionates et les alkyltaurates ou leurs sels, les alkylcarboxylates, les alkylsulfosuccinates ou les alkylsuccinamates, les alkylsarcosinates, les dérivés alkyles d'hydrolysats de protéines, les acylaspartates, les phosphates esters d'alkyle et/ou d'alkyléther et/ou d'alkylaryléther. Le cation est en général un métal alcalin ou alcalino-terreux, tels que le sodium, le potassium, le lithium, le magnésium, ou un groupement ammonium NR4 + avec R, identiques ou différents, représentant un radical alkyle substitué ou non par un atome d'oxygène ou d'azote.
Il est possible d'ajouter aux compositions pulvérulentes redispersables selon rinvention, tout additif classique selon le domaine d'application des compositions. Dans les compositions pulvérulentes selon l'invention, la teneur en poudre de polymère filmogène est comprise, de manière avantageuse, entre 40 à 90 parties en poids dans la composition pulvérulente. Selon un mode de réalisation particulier de rinvention, la teneur en poudre de polymère filmogène est d'au moins 50 parties, de préférence d'au moins 70 parties en poids. La quantité de tensio-actif principal est comprise en général entre 1 et 20 parties en poids dans la composition pulvérulente. De préférence, cette teneur est comprise entre 2 et 10 parties en poids.
La quantité de composé hydrosoluble est comprise en général entre 7 et 50 parties en poids dans la composition pulvérulente. Selon une variante particulière, cette quantité est comprise entre 8 et 25 parties en poids.
Le rapport pondéral des concentrations entre le tensio-actif principal et le composé hydrosoluble est compris en général entre 20 / 80 - 90 / 10 .
S'ils sont identiques, c'est-à-dire si la composition pulvérulente selon l'invention comprend au moins un tensio-actif principal jouant également le rôle de composé hydrosoluble, la quantité totale de ce composé correspond bien entendu à la somme des deux gammes précitées. Dans le cas où la composition pulvérulente de l'invention comprend un tensio-actif supplémentaire, le rapport pondéral des concentrations entre le tensio-actif principal et le tensio-actif supplémentaire est compris en général entre 5 et 10.
La composition selon l'invention peut comprendre en outre au moins une charge minérale présentant une granulométrie inférieure à 10 μm environ, de préférence inférieure à 3 μm.
Comme charge minérale, on recommande d'utiliser une charge choisie notamment parmi le carbonate de calcium, le kaolin, le sulfate de baryum, l'oxyde de titane, le talc, l'alumine hydratée, la bentonite et le sulfoaluminate de caicium (blanc satin), la silice.
La présence de ces charges minérales favorise la préparation de la poudre et sa stabilité au stockage en évitant l'aggrégation de la poudre, c'est-à-dire son mottage.
On peut ajouter cette charge minérale directement à la composition pulvérulente, ou elle peut être issue du procédé de préparation de la composition. La quantité de charge minérale peut être comprise entre 0,5 et 40, de préférence de 2 et 20 parties en poids, pour 100 parties de poudre de polymère filmogène insoluble dans l'eau. Les compositions pulvérulentes obtenues sont stables au stockage ; elles peuvent être aisément redispersées dans l'eau sous forme de pseudo-latex et utilisées directement sous forme de poudre ou sous forme de pseudo-latex dans tous les domaines d'application connus des latex.
Le procédé de préparation de la composition pulvérulente va maintenant être décrit.
Comme indiqué précédemment, le procédé consiste à .
- éliminer l'eau d'une émulsion aqueuse constituée d'un polymère filmogène insoluble dans l'eau préparé par polymérisation en émulsion aqueuse et comportant au moins un tensio-actif principal, au moins un composé hydrosoluble et éventuellement au moins un tensio-actif supplémentaire ou un agent anti-mottaπt,
- et pulvériser le résidu sec en une poudre de granulométrie désirée.
Bien évidemment, dans le cas où des additifs classiques sont utilisés, on peut les ajouter lors de la formation de l'émulsion. On part d'une émulsion aqueuse de la poudre de polymère filmogène insoluble dans l'eau obtenue par polymérisation en émulsion telle que définie précédemment. Ce type d'émulsion est communément appelée latex.
On ajoute à cette émulsion aqueuse les autres composants de la composition pulvérulente : tensio-actif principal, composé hydrosoluble, éventuellement le tensio¬ actif supplémentaire et/ou l'agent anti-mottant. Les teneurs respectives des divers constituants sont choisies de telle sorte que les compositions pulvérulentes séchées présentent ia composition définie auparavant De préférence, on part d'une émulsion présentant un extrait sec (polymère filmogène + tensio-actif principal + composé hydrosoluble + tensio-actif supplémentaire + agent anti-mottant) compris entre 10 et 70 % en poids, encore plus préférentiellement entre 40 et 60 %
L'eau de cette émulsion est ensuite éliminée et le produit obtenu pulvérisé pour obtenir une poudre. Les étapes d'élimination de l'eau de l'émulsion de latex et d'obtention d'une poudre peuvent être séparées ou concomitantes. Ainsi, on peut utiliser un procédé de congélation, suivie d'une étape de sublimation, ou de lyophilisation, de séchage ou de séchage par atomisation (pulvérisation - séchage)
Le séchage par atomisation est le procède préfère car il permet d'obtenir directement la poudre à la granulométrie desiree sans passer nécessairement par l'étape de broyage. La granulométrie de la poudre est généralement inférieure à 500 μm.
Le séchage par atomisation peut s'effectuer de manière habituelle dans tout appareil connu tel que par exemple une tour d'atomisation associant une pulvérisation réalisée par une buse ou une turbine avec un courant de gaz chaud
La température d'entrée du gaz chaud (en général de l'air), en tête de colonne, est de préférence comprise entre 100 et 1 15°C et la température de sortie est de préférence comprise entre 55 et 65°C.
La charge minérale peut être ajoutée à l'émulsion aqueuse de polymère de départ Tout ou partie de la charge minérale peut également être introduite lors de l'étape de pulvérisation dans le procédé de séchage par atomisation. Il est possible enfin d'ajouter la charge minérale directement à la composition pulvérulente f'nale
Dans la plupart des cas, les compositions pulvérulentes selon l'invention sont totalement redispersables dans l'eau à température ambiante par simple agitation. Par totalement redispersables, on entend une poudre conforme à l'invention qui après addition d'une quantité adaptée d'eau permet d'obtenir un pseudo-latex dont la granulométrie des particules est sensiblement identique à la granulométrie des particules de latex présentes dans l'émulsion de départ.
L'invention concerne également le pseudo-latex obtenu par redispersion dans l'eau d'une composition pulvérulente telle que définie précédemment.
Enfin, l'invention concerne l'utilisation des compositions pulvérulentes décrites ci- dessus dans l'industrie du bâtiment comme additifs aux mélanges de liants minéraux hydrauliques pour la réalisation d'enduits de protection et de décoration, des mortiers- colles et des ciments-colles destinés à la pose de carrelages et de revêtements de sols. Elles s'avèrent particulièrement bien adaptées à la préparation de produits en poudre prêts à l'emploi à base de ciment ainsi que de plâtre.
Les compositions pulvérulentes de l'invention ou les pseudo-latex en dérivant sont utilisables en outre dans tous les autres domaines d'application des latex, plus particulièrement dans le domaine des adhésifs, du couchage du papier et des peintures. Les compositions pulvérulentes selon l'invention peuvent comporter en outre les additifs usuels, en particulier des biocides, des microbiostats, des Dacteπostatiques, et des anti- mousses silicones et organiques.
Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la Dortée.
EXEMPLES
EXEMPLE 1
Dans un mélangeur, on prépare l'émulsion suivante
Composition % poids latex styrène/butadiène (*) 80 décyl D-galactoside uronate de sodιum(**) 10 eau 10
(*) ce latex présente un extrait sec de 50 % et a été obtenu par polymérisation en émulsion d'un mélange pondéral de 58 % de styrène et 42 % de butadiène. Sa granulométrie moyenne mesurée au BROOKHAVEN &. est de 0,12 μm. Sa surface est faiblement carboxylée : il présente une charge de surtace égale à 30 microéquivalents de fonction -COOH / g de polymère.
(**) Le décyl D-galactoside uronate de sodium est commercialisé par la société ARD. Le diagramme de phase binaire eau/tensio-actif comporte une phase isotrope fluide à 25°C jusqu'à une concentration de 60% en poids de tensio-actif suivi d'une phase cristal liquide de type hexagonale. Cette phase hexagonale a été identifiée et caractérisée par diffusion des rayons X aux petits angles, conformément à l'ouvrage de V. LUZZATI intitulé "BIOLOGICAL MEMBRANES, PHYSICAL FACT AND FUNCTION", à
partir d'une solution aqueuse contenant 62% en poids de tensio-actif. Le spectre de diffusion X aux petits angles contient deux raies fines dont ies espacements de BRAGG sont dans les rapports 1 : 1/ (3)1/2. Le paramètre de maille obtenu en mesurant les espacements des raies est égal à 47 Angstroems.
1 kg de cette émulsion est atomisé dans les conditions standards d'un colonne d'atomisation type NIRO® (115°C en entrée et 60βC en sortie). L'émulsion est coatomisée en présence d'une dispersion de kaolin de telle sorte que la quantité de kaolin dans le produit final est de 12 % en poids. Le produit final se présente sous la forme d'une poudre coulable formée de particules plutôt spheriques présentant les caractéristiques suivantes :
- la taille des particules est comprise entre 10 et 100 μm,
- l'extrait sec de la poudre est de 99 %,
- la composition en poids de la poudre sèche est la suivante : latex styréne/butadiène 70 % décyl D-galactoside uronate de sodium 17 % kaolin 12 % eau 1 %
Le produit atomisé se redisperse de manière spontanée dans l'eau à température ambiante. La taille moyenne des particules de l'émulsion obtenue, mesurée à l'aide d'un granulomètre BROOKHAVEN®. est de 0,13 μm.
EXEMPLE 2
Dans un mélangeur, on prépare l'émulsion suivante
ComDosition % poids latex styréne/butadiène 77.5 alkyl polyaminocarboxylate(*) 22,5
(*) L'alkyl polyaminocarboxylate est commercialisé sous le nom de AMPHIONIC XL par Rhône-Poulenc. Ce tensio-actif est en solution dans l'eau et présente un extrait sec égal à 40 % en poids. Le diagramme de phases binaire eau/tensio-actif comporte une phase isotrope fluide à 25°C jusqu'à une concentration de 50% en poids de tensio-actif, suivie d'une phase cristal liquide visqueuse optiquement isotrope de type cubique. Cette phase a été identifiée et caractérisée par diffusion des rayons X aux petits angles dans
une solution aqueuse contenant 52% de tensio-actif. Le spectre de diffusion X aux petits angles contient une série de cinq raies caractéristiques. Le latex est le même que dans l'exemple 1.
Ce mélange est atomisé à l'aide d'un dispositif BUCHI® avec une température d'entrée de 110°C et une température de sortie de 70°C.
La poudre obtenue après atomisation présente une dispersion spontanée dans l'eau. Le pseudo-latex obtenu présente une granulométrie identique à celle du latex de départ.
EXEMPLE 3
Dans un mélangeur, on prépare l'émulsion suivante
Composition % poids latex styréne/butadiène 80 décyl D-galactoside uronate de sodium 2 lactose 8 eau 10
Le latex est le même que dans l'exemple 1.
Ce mélange est atomisé à l'aide d'un dispositif BUCHI® avec une température d'entrée de 110CC et une température de sortie de 70°C La poudre obtenue après atomisation présente une dispersion spontanée dans l'eau. Le pseudo-latex obtenu présente une granulométrie identique à celle du latex de départ.
EXEMPLE 4
Dans un mélangeur, on prépare l'émulsion suivante
ComDosition % Doids latex styréne/butadiène 82 décyl D-galactoside uronate de sodium 2 urée 2 silicate de sodium 14
Le latex est le même que dans l'exemple 1.
Le silicate de sodium présente un rapport Siθ2/Na2O égal à 2. Il est en solution dans l'eau (extrait sec égal à 45 % en poids).
On mélange tout d'abord le silicate de sodium avec le décyl D-galactoside uronate de sodium et l'urée, puis on ajoute le mélange au latex styréne/butadiène ce qui permet d'avoir une dispersion fluide.
Ce mélange est ensuite atomisé à l'aide d'un dispositif BUCHI® avec une température d'entrée de 110°C et une température de sortie de 70°C.
La poudre obtenue après atomisation présente une dispersion spontanée dans l'eau. Le pseudo-latex obtenu présente une granulométrie identique à celle du latex de départ.
EXEMPLE S
Dans un mélangeur, on prépare l'émulsion suivante :
ComDosition % poids latex styréne/butadiène 80 décyl D-galactoside uronate de sodium 2 urée 2 hexamétaphosphate de sodium 6 eau 10
Le latex est le même que dans l'exemple 1.
On mélange tout d'abord l'hexametaphosphate de sodium avec le décyl D- galactoside uronate de sodium et l'urée, puis on ajoute ce mélange au latex styréne/butadiène.
Ce mélange est atomisé à l'aide d'un dispositif BUCHI® avec une température d'entrée de 110°C et une température de sortie de 70°C.
La poudre obtenue après atomisation présente une dispersion spontanée dans l'eau. Le pseudo-latex obtenu présente une granulométrie identique à celle du latex de départ.
Claims
1. Composition pulvérulente redispersable dans l'eau, obtenue par mélange puis séchage d'une émulsion d'au moins un polymère filmogène insoluble dans l'eau, d'au moins un tensio-actif principal, d'au moins un composé hydrosoluble comprenant :
- une émulsion d'au moins un polymère filmogène insoluble dans l'eau et préparé à partir de monomères à insaturation éthylénique,
- au moins un tensio-actif principal dont le diagramme de phases binaire eau - tensio-actif, comporte une phase isotrope fluide à 25°C jusqu'à une concentration d'au moins 50 % en poids de tensio-actif, suivie d'une phase cnstal liquide rigide de type hexagonale ou cubique à des concentrations supérieures, stable au moins jusqu'à la température de séchage,
- au moins un composé hydrosoluble.
2. Composition pulvérulente selon la revendication précédente caractérisée en ce que le polymère filmogène insoluble dans l'eau est choisi parmi les homopolymères vinylique ou acrylate, ou les copolymères acétate de vinyle, styréne/butadiène, styrène/acrylate, acrylate et styrène/butadiène/acrylate.
3. Composition pulvérulente selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le polymère filmogène insoluble dans l'eau présente un taux d'acidité de surface d'au plus 100 microéquivalents de fonctions -COOH par gramme de polymère.
4. Composition pulvérulente selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la phase cristal liquide rigide du tensio-actif principal est stable jusqu'à une température au moins égale à 60 °C, de préférence jusqu'à une température au moins égale à 55°C.
5. Composition pulvérulente selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le tensio-actif principal est ionique.
6. Composition pulvérulente selon la revendication 5, caractérisée en ce que le tensio¬ actif principal est choisi parmi les tensio-actifs glycolipidiques ioniques.
7. Composition pulvérulente selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le tensio-actif glycoiipidique est choisi parmi les dérivés de acides uroniques.
8. Composition pulvérulente selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le tensio-actif principal est choisi parmi les tensio-actifs amphotères de formule générale suivante :
R - (A)n - [ N - (CHR1)x ]y - N - Q
I I
B B
formule dans laquelle R représente un radical alkyle ou alcényle comprenant 7 à 22 atomes de carbone, R1 représente un atome d'hydrogène ou un radical alkyle comprenant 1 à 6 atomes de carbone, A représente un groupement (CO) ou (OCH2CH2), n vaut 0 ou 1 , x vaut 2 ou 3, y vaut 0 à 4, Q représente un radical -R2 - COO M avec R2 représentant un radical alkyle comprenant 1 à 6 atomes de carbone, M représente H, Na, K, NH4 et B représente H ou Q.
9. Composition pulvérulente selon la revendication 8, caractérisée en ce que le tensio¬ actif principal comprend au moins deux groupements carboxyliques.
10. Composition pulvérulente selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le composé hydrosoluble est choisi parmi les espèces minérales telles les silicates de métal alcalin ou alcalino-terreux, les phosphates de métal alcalin ou alcalino-terreux.
1 1. Composition pulvérulente selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le composé hydrosoluble est choisi parmi des espèces organiques comme l'urée, les sucres ou leurs dérivés.
12. Composition pulvéruelente selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les sucres et leurs dérivés sont choisis parmi les oses, les osides, les polyholosides fortement dépolymérisés.
13. Composition pulvérulente selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le composé hydrosoluble est choisi parmi les polyélectrolytes de nature organique issus de la polymérisation de monomères qui ont la formule générale suivante : Rt R4
\ /
C .-..---. C
/ \
R2 R3
formule dans laquelle Ri, identiques ou différents, représentent H, CH3, CO2H, (CH2)n- CO2H avec n ≈ 0 à 4.
14. Composition pulvérulente selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisée en ce que le composé hydrosoluble est un tensio-actif principal.
15. Composition pulvérulente selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle peut comprendre en outre au moins un tensio-actif supplémentaire ionique.
16. Composition pulvérulente selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la teneur en polymère filmogène insoluble dans l'eau est comprise entre 40 et 90 parties en poids dans la composition pulvérulente.
17. Composition pulvérulente selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la quantité de tensio-actif principal est comprise entre 1 et 20 parties en poids dans la composition pulvérulente.
18. Composition pulvérulente selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la quantité de composé hydrosoluble est comprise entre 7 et 50 parties en poids dans la composition pulvérulente.
19. Composition pulvérulente seion l'une quelconque des revendications 15 à 18, caractérisée en ce que le rapport pondéral des concentrations entre le tensio-actif principal et le tensio-actif supplémentaire est compris entre 5 et 10.
20. Composition pulvérulente selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le rapport pondéral des concentrations entre le tensio-actif principal et le composé hydrosoluble est compris entre 20 / 80 - 90 / 10. 19
21. Composition pulvérulente selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une charge minérale en poudre de granulométrie inférieure à 10 μm, de préférence inférieure à 3 μm.
22. Procédé de préparation d'une composition pulvérulente telle que définie à l'une quelconque des revendications 1 à 21 , caractérisé en ce que :
• on élimine l'eau d'une émulsion aqueuse constituée d'un polymère filmogène insoluble dans l'eau préparé par polymérisation en émulsion aqueuse et comportant au moins un tensio-actif principal, au moins un composé hydrosoluble et éventuellement au moins un tensio-actif supplémentaire ou un agent anti-mottant,
• et on pulvérise le résidu sec en une poudre de granulométrie désirée.
23. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'émulsion aqueuse présente un extrait sec compris entre 30 et 70 % en poids.
24. Procédé selon l'une quelconque des revendications 22 ou 23, caractérisé en ce que le procédé choisi est le procédé par séchage/pulvérisation.
25. Procédé seion la revendication précédente, caractérisé en ce que tout ou partie de la charge minérale est ajoutée à l'étape de pulvérisation.
26. Pseudo-latex obtenu par redispersion dans l'eau de la composition pulvérulente telle que définie à l'une quelconque des revendications 1 à 21.
27. Utilisation des pseudo-latex définis à la revendication 26 et des compositions pulvérulentes telles que définies aux revendications 1 à 21 , comme additifs à des liants hydrauliques, des adhésifs, des compositions de couchage du papier et des peintures.
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