CH621830A5

CH621830A5 -

Info

Publication number: CH621830A5
Application number: CH655677A
Authority: CH
Inventors: Roger Vallon; Andre Herdenberger; Marc Delhomelle
Original assignee: Omnium Fr Ind Commerc Ofic
Priority date: 1976-05-28
Filing date: 1977-05-27
Publication date: 1981-02-27
Also published as: NO150086C; BE854703A; US4173675A; DE2724196A1; IT1078860B; FR2352929A1; GB1542186A; TR19724A; BR7703463A; NO771810L; DE2724196C2; NL7705884A; NO150086B; DK232977A; FR2352929B1; SE442521B; SE7706215L; NL175328C; NL175328B; OA05669A

Description

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un matériau coloré formé essentiellement d'un substrat imprégné de bitume, notamment un matériau de couverture, de bardage ou d'étanchéité.

Le substrat peut être un matériau fibreux, par exemple un feutre cellulosique, un carton, ou à base d'amiante.

On connaît déjà des éléments de couverture ou de bardage en rouleaux ou en plaques ondulées, à structure autoportante, et qui sont de préférence, pour être rendus plus attractifs, peints ou recouverts d'un revêtement granulé, coloré, de type minéral.

Les revêtements connus de ce type, appliqués sur les surfaces desdits éléments de couverture ou de bardage, présentent des résistances au vieillissement très variables selon la nature des produits de revêtement et de coloration utilisés.

Lorsqu'ils sont soumis aux rayonnements U.V., à la pluie, à la neige, au gel et au dégel, ces revêtements de type connu ont une durée de vie qui n'excède pas 15, voire 10 ou même seulement 5 ans, en fonction de la technique mise en œuvre pour leur application et des conditions climatiques auxquelles ils sont soumis.

Au fur et à mesure qu'ils se dégradent, ces revêtements laissent apparaître le support original vieilli, grisâtre, et cela selon une progression par plaques et/ou par taches, qui s'étendent progressivement à toute la surface exposée.

Se faisait donc sentir très nettement la nécessité de disposer d'un matériau de couverture, de bardage ou d'étanchéité qui garderait pratiquement inaltérées dans le temps ses propriétés de surface, en particulier sa coloration ou pigmentation, et qui résisterait à des conditions climatiques extrêmes.

Malgré des efforts répétés dans ce sens, on n'était pas parvenu jusqu'ici à un résultat satisfaisant, bien qu'on ait eu recours à des matériaux de prix, ainsi qu'à des techniques élaborées et coûteuses.

L'état antérieur de la technique peut être illustré par les documents suivants :

— La demande de brevet NL N° 257017 décrit la fabrication de plaques de revêtement ou de toiture mettant en œuvre un mat de fibres de verre, une résine de PVC avec plastifiant (donc pour enduction et plastification en surface) et éventuellement, mais subséquemment (c'est-à-dire après plastification, donc nécessairement avec limitation en surface externe), une enduction de bitume, qui constitue un revêtement externe protecteur (voir p. 5, par. 2). Il est d'ailleurs proposé, pour remédier à l'aspect non attrayant constitué par le bitume, de revêtir ce dernier d'une couche adhérente de granulés colorés extérieurs.

— L'avis sur le revêtement d'étanchéité Tepen («Cahier du C.S.T.B.», N° 1292, livraison 155 de décembre 1974), décrit un revêtement d'étanchéité dont l'originalité tient à ce qu'il comprend, dans sa structure multicouche, au moins une feuille (manufacturée de façon indépendante) comprenant:

1. une armature de verre en position médiane,

2. une imprégnation et un surfaçage par un composite ASBA

(bitume modifié par un copolymère de polystyrène (polybuta-

diène/polystyrène),

3. une adjonction d'un film polyester sur une face, et

4. une enduction légère de bitume.

Il faut noter que cette élaboration très sophistiquée ne concerne que la feuille rapportée, destinée à conférer au matériau composite terminé ses propriétés d'étanchéité améliorées. En ce qui concerne cette feuille elle-même, il n'y a pas d'imprégnation prévue de bitume, mais seulement une enduction, ce qui est très différent, sur l'une des faces ou sur les deux faces (voir p. 3, deux derniers paragraphes de la rubrique 3).

La feuille ainsi réalisée diffère nettement du matériau de l'invention, tant par sa structure que par les qualités qu'elle possède, et cela se confirme par le fait que l'usage auquel on la destine n'a rien à voir avec celui auquel doivent satisfaire les matériaux selon l'invention : comme il ressort bien de la p. 6, rubrique 2, du document cité, la feuille susdite (dénommée Tepen) présente une sensibilité au vieillissement par exposition à la lumière insuffisamment connue, et il est précisé que cela n'a

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qu'une importance secondaire, car ladite membrane n'est pas destinée à rester apparente.

— Le brevet FR N° 1236790 décrit simplement une technique, maintenant ancienne, pour réaliser des plaques d'isolement ou de toiture, comportant un carton imprégné (au préalable) d'une huile de goudron et auquel on adjoint, soit après l'imprégnation d'huile de goudron, soit en mélange avec celle-ci (mais jamais avant, pour la bonne raison que l'huile de goudron ne traverserait alors plus la couche de résine), une résine synthétique, notamment du PVC, compatible avec cette huile de goudron et polymérisable (voir p. 2, colonne de gauche, lignes 19-28 et lignes 31-34).

— La DT-OS N° 1619291 décrit un matériau de couverture ayant une résistance améliorée aux intempéries, mais qui, pour posséder cette propriété, comporte un revêtement au moyen d'une dispersion de résine ou d'une autre matière synthétique, exempte de plastifiant, sur une plaque de couverture comportant déjà une sous-couche bitumineuse (voir p. 4,1. 6-12). Le procédé décrit dans cette DT-OS ne vise à rien d'autre qu'à munir d'une couche externe de résine protectrice une plaque bitumineuse déjà imprégnée de bitume et déjà teintée éventuellement.

— La DT-OS N° 2006265 décrit un procédé pour la réalisation de feuilles ou de plaques, notamment pour toitures, qui consiste à munir les plaques ou feuilles, qui sont à base de polyé-thylène (ou d'un copolymère comprenant du polyéthylène), contenant déjà du bitume, d'une seconde couche d'une dispersion d'une substance résineuse peu plastifiée, ayant pour fonction de réduire le caractère collant des plaques ou feuilles.

Or, on a maintenant trouvé, de façon inattendue, que l'on peut réaliser des matériaux de couverture, de bardage ou d'étanchéité dont la coloration présente une tenue et une résistance exceptionnelles aux agressions extérieures en appliquant sur au moins l'une des surfaces du matériau à traiter, constitué par un feutre cellulosique, un carton ou un matériau fibreux, une composition de revêtement ou de coloration, en séchant puis en imprégnant le matériau ainsi revêtu, éventuellement jusqu'à saturation, dans un bain de bitume chaud classique.

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un matériau coloré formé essentiellement d'un substrat imprégné de bitume, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'on applique une composition colorante, en particulier une composition pigmentée, sur le substrat avant imprégnation de ce dernier par le bitume.

Le matériau coloré ainsi obtenu est caractérisé par un gradient de coloration entre la surface et l'intérieur du substrat, l'intensité de la coloration allant en décroissant de manière continue et pratiquement régulière depuis la surface.

Il est remarquable et inattendu de constater qu'en opérant ainsi, non seulement on n'a pas altéré la teinte conférée à la ou aux surfaces du matériau avant l'imprégnation subséquente de bitume et sous l'effet de cette imprégnation, mais au contraire on retire de ce procédé le bénéfice d'une coloration plus stable, plus durable et plus homogène et cependant réalisée avec moins de matière et surtout sans mettre en œuvre d'étapes complexes et onéreuses. En effet, même si l'on ne revêt la surface ou les surfaces du feutre cellulosique ou du carton que d'une couche mince, n'excédant pas quelques microns, de la composition colorante voulue, on obtient une liaison intime, au niveau de la sous-couche, avec ladite surface du matériau traité.

Simultanément, on obtient une parfaite imprégnation du bitume si on le désire jusqu'à saturation, et cela même à travers la surface déjà colorée, alors qu'on aurait au contraire pu s'attendre que celle-ci ferait obstacle à la pénétration du bitume chaud vers l'intérieur du matériau en feutre cellulosique ou en carton, et disparaîtrait même sous l'effet du bitume.

C'est là un résultat tout à fait surprenant et inattendu; sans vouloir se lier à une quelconque théorie, on peut cependant tenter d'expliquer ce résultat par l'effet combiné du dépôt d'une couche mince de revêtement coloré souhaité sur la ou les surfaces du matériau, de la traversée et de la cuisson de ladite couche par le bitume chaud, pendant l'opération d'imprégnation subséquente, réalisée de façon classique.

La composition de revêtement ou de coloration peut être une composition analogue à une peinture, mais possédant de préférence des rapports originaux entre liant, pigment, charge, dispersant et épaississant. En général, la composition contient une proportion d'eau qui est exceptionnellement élevée par rapport aux peintures classiques en émulsion ou dispersion aqueuse.

On a obtenu de bons résultats avec des compositions de revêtement ou de coloration comprises entre:

1. une composition renfermant environ, en poids, 25% de pigment, 5% de liant résine en émulsion ou dispersion aqueues, 1 %o d'agent dispersant et 1 %o d'épaississant, le complément étant de l'eau, et

2. une composition renfermant environ, en poids, 7% de pigment, 40% de charges, 50% de liant résine en émulsion ou dispersion aqueuse, \%o d'agent dispersant et 1%0 d'agent épaississant, le complément étant de l'eau.

Le revêtement ou la coloration ainsi réalisé sur au moins une des surfaces du matériau traité, par application classique, notamment par pistoletage ou par application en rideau ou au rouleau, peut être maintenu tel quel et représenter l'aspect extérieur qu'offre ledit matériau, ou, en variante, on peut recouvrir la couche mince, ainsi appliquée et fixée selon l'invention, avec un revêtement de surface ou une peinture classique, dont la résistance peut n'être pas aussi grande que celle de ladite couche mince et qui laisse apparaître celle-ci lorsqu'elle s'écaille par vieillissement. Selon cette variante, il convient donc en pratique que la couche mince et le revêtement de surface soient de teintes pratiquement identiques ou à tout le moins analogues ou voisines.

Les essais de vieillissement auxquels on a soumis divers matériaux revêtus obtenus par le procédé selon l'invention ont permis d'établir de façon très nette que lesdits revêtements ont une exceptionnelle résistance au vieillissement, en dépit de la très faible épaisseur, de l'ordre de 5 à 10 n, qu'ils peuvent avoir.

Des échantillons préparés selon l'invention ont été soumis aux vieillissements suivants:

— vieillissement naturel de 4 ans, à différentes expositions;

— vieillissement accéléré en enceinte climatique, suivant la norme française AFNOR T N° 30049 pour peintures et vernis;

— vieillissement accéléré en enceinte climatique, suivant la norme américaine ASTM D 529-62, Accelerated weathering test of bituminous materials;

— essais de gel-dégel du matériau, à — 20° C et à +50°C dans l'air et dans l'eau, à raison d'un cycle par 24 h.

Dans le matériau obtenu par le procédé selon l'invention, les agents de coloration, en particulier les pigments, les pâtes et poudres métalliques, confèrent une intensité maximale de coloration à la surface du matériau, et se répartissent d'une manière pratiquement continue en allant vers l'intérieur du matériau.

A titre d'exemple, lorsqu'on utilise un substrat à base de fibres cellulosiques et des pigments comme agents de coloration, la densité des pigments est maximale à la surface du matériau sur une profondeur de 5 à 10 |i environ, après quoi cette couche colorée se poursuit d'une manière pratiquement continue dans une zone où la densité des pigments va en décroissant vers l'intérieur du matériau, cette zone pouvant avoir, par exemple, une profondeur de l'ordre de 20 |x. A la suite de cette zone, on trouve à l'intérieur du matériau le liant bitumineux pratiquement dénué de pigments.

On peut donc réellement parler de gradient de coloration dans le matériau. Cette caractéristique offre de nombreux avantages pratiques. La coloration étant réalisée en profondeur, on constate tout d'abord une meilleure adhérence des pigments sur le substrat. On observe également une bonne résistance au vieillissement de la coloration du matériau. De telles caractéristiques présentent beaucoup d'intérêt si le matériau doit être utilisé dans le domaine de la couverture ou du bardage.

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Jusqu'à présent, en effet, le substrat bitumineux était simplement revêtu d'une couche colorée contenant des teintures ou des pigments. Une telle couche n'avait pas une bonne adhérence au substrat, et avait tendance à se détacher et à s'écailler, par exemple sous l'effet des intempéries, si le matériau était mis en œuvre comme matériau de couverture. Un examen au microscope d'une coupe à travers un matériau connu révélait une discontinuité nette entre la couche colorée superficielle et l'intérieur du substrat bitumineux. Par comparaison, l'examen au microscope d'une coupe selon l'invention révèle au contraire une absence de discontinuité, et un gradient de coloration, ainsi qu'il est expliqué précédemment. Dans ce cas, les pigments se répartissent le long d'une zone de quelques dizaines de microns d'épaisseur, leur densité allant en décroissant de la surface vers l'intérieur du matériau. On constate en particulier la présence, entre la zone superficielle de coloration maximale et la zone interne du substrat bitumineux seul, une zone intermédiaire à faible densité de pigments. Les valeurs respectives des zones de coloration varient avec les substrats, les bitumes et même avec les pigments. En outre, pour un matériau déterminé, l'entraînement du pigment en profondeur dépendra de la quantité de liant présent dans la composition pigmentaire. On a en effet constaté que le bitume pénètre à l'intérieur du substrat pour imprégner celui-ci en entraînant une partie du pigment. Il faut souligner en effet que la caractéristique essentielle de l'invention est d'appliquer le pigment coloré à la surface du substrat avant son imprégnation par le bitume. Plus la composition pigmentaire contient de liant, plus celui-ci a tendance à s'infiltrer dans le substrat, et moins le pigment se trouvera entraîné en profondeur lors de l'imprégnation consécutive par le bitume. Dans ce cas, en effet, le liant aura tendance à davantage maintenir le pigment sur les fibres du substrat.

Les caractéristiques du matériau peuvent dépendre également de la technique d'application de la composition pigmentaire; celle-ci peut, en effet, être appliquée sur le substrat par simple projection ou bien, comme on le préfère, par la technique de trempage avec application par un rouleau exerçant une certaine pression sur le substrat. Dans ce dernier cas, la pénétration des pigments est améliorée.

Quelle que soit cependant la technique d'application, on constate dans le matériau final la présence d'un gradient de coloration.

Les particularités originales de la structure du nouveau matériau peuvent être mises en évidence à l'aide de divers essais pratiques qui seront maintenant décrits, en les comparant également à des structures traditionnelles de matériaux connus.

Selon une première méthode d'essai, on peut traiter la surface du matériau par un solvant capable de ramollir la couche colorée, mais restant sans effet sur le bitume. Cette technique est d'ailleurs classique pour détacher la peinture de son support en la faisant cloquer. Le solvant n'est pas, à proprement parler, un dissolvant de la peinture, mais il a pour effet de la ramollir. A titre d'exemple de tels solvants, on peut citer les acétates d'alkyle, tels que les acétates d'éthyle, de butyle ou de propyle. De tels produits sont, en général, sans effet sur le bitume. Si l'on applique une telle méthode d'essai à un matériau traditionnel, on provoque le ramollissement de la couche superficielle de peinture, et l'on voit apparaître par zones le substrat bitumineux entièrement dénué de coloration. C'est d'ailleurs un phénomène analogue qui se passe si le matériau de couverture est soumis aux intempéries.

En revanche, on constate que, si l'on traite un matériau obtenu par le procédé selon l'invention, le solvant n'exerce pratiquement pas d'action sur la couche pigmentée, car le pigment est déjà enrobé par le bitume lorsque celui-ci imprègne le substrat. Il faut bien comprendre, en effet, qu'après imprégnation, le bitume enrobe la surface des pigments et joue un rôle de liant. Les pigments enrobés de bitume ne sont plus sensibles à l'action du solvant.

On a même constaté, dans certains cas, qu'à la suite d'essais de vieillissement, la coloration du matériau avait plutôt tendance à s'aviver qu'à se ternir.

Une autre méthode d'essai consiste à placer des échantillons de matériaux dans un appareil du genre Soxhlet dans lequel on traite d'une manière systématique les échantillons par un bon solvant du bitume (benzène, par exemple), jusqu'à épuisement. Après extraction du bitume, le revêtement coloré, s'il est encore existant, se détache facilement du support pour laisser apparaître les fibres exemptes de bitume et de coloration.

Par comparaison, des échantillons de matériaux selon l'invention possèdent encore une coloration nette après l'épuisement au solvant, ce qui s'explique aisément par le fait que la coloration est réalisée en profondeur.

La méthode d'essai qui convient le mieux dans la pratique est le test classique pour peintures et vernis dit test de quadrillage pour peintures et vernis suivant la norme française AFNOR T N° 30038.

Pour les besoins de l'invention, il est réalisé de la manière suivante : sur les échantillons à essayer, on trace avec un scalpel un quadrillage formé de 11 traits verticaux séparés de 1 mm et de 11 traits horizontaux séparés également de 1 mm. Au cours de l'essai, on veille à ne pas faire une excision dont la profondeur dépasse celle de l'épaisseur présumée de la couche de peinture. On effectue ensuite un essai de cohésion en collant un ruban adhésif sur le quadrillage. En exerçant une force d'arrachement déterminée et fixée à l'avance, on arrache le ruban et on examine la surface de celui-ci qui était en contact avec la face colorée. La qualité de l'adhérence se mesure d'après l'intensité des zones colorées retenues par le ruban.

Si l'on applique un tel essai à un matériau traditionnel, avant ou après vieillissement, on constate que des petits carrés de la couche colorée ont été arrachés, et que la décohésion a eu lieu au niveau de l'interface support/peinture. Au contraire, avec un matériau obtenu par le procédé selon l'invention, les rares carreaux arrachés sont en fait des carreaux dont la décohésion s'est effectuée dans le support même, et qui contiennent donc fibres et bitume.

On peut mettre en œuvre n'importe quel substrat capable d'être imprégné par une substance bitumineuse, en particulier des substrats à base de fibres cellulosiques, tels que les feutres cellulosiques ou les cartons, ainsi que tous autres matériaux équivalents, par exemple les matériaux fibreux, tels que les matériaux à base d'amiante. On peut faire appel à des pigments, à des agents de teinture traditionnels ou à des poudres et pâtes métalliques.

On a obtenu les meilleurs résultats avec des pigments qui sont des particules solides de dimensions suffisantes pour être accrochées dans le substrat à l'aide d'un liant. Il convient d'utiliser des pigments résistant aux températures auxquelles le substrat est consécutivement soumis lors de l'imprégnation à l'aide de bitume. Cette température atteint en général 180°C. Il est donc optimal de faire appel à des pigments minéraux tels que le dioxyde de titane (teinte blanche), les oxydes de fer (teintes rouge, brune, jaune ou noire), les oxydes de chrome (teinte verte) et autres oxydes minéraux connus. Bien entendu, on peut faire appel à des mélanges de tels oxydes. Des poudres ou pâtes métalliques donnent également de très bons résultats dans les teintes métalliques, argentées et dorées par exemple.

Le pigment est appliqué sur l'une et/ou l'autre des faces du matériau, sous la forme d'une composition pigmentaire. Bien qu'il ne soit pas absolument obligatoire d'utiliser un liant dans une telle composition, il est avantageux de faire appel à un liant pour fixer de manière plus satisfaisante le pigment sur le substrat. En fait, le liant exerce une double fonction. Lors de la fabrication du matériau, tout d'abord il permet l'accrochage du pigment sur le substrat, ainsi qu'il a été mentionné, mais en outre, au cours de la mise en œuvre du matériau, pendant le vieillissement de celui-ci, le liant contribue également à maintenir le pigment dans le substrat.

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La nature du liant a des conséquences sur la formulation de la composition pigmentaire. Une première catégorie de liants utilisables est de type thermoplastique. Comme on l'a dit précédemment, le pigment pourrait être utilisé seul et sans liant; on comprendra donc que les quantités minimales de liants thermoplastiques à mettre en œuvre puissent être aussi faibles que 0,1 % du poids total de la composition pigmentaire. Dans la pratique, on a obtenu des bons résultats avec des quantités de l'ordre de 2 à 3%, rapportés à l'extrait sec de liants thermoplastiques, par rapport à l'ensemble de la composition. Fréquemment, les liants sont mis en contact sous forme d'émulsion aqueuse. Il faudra donc tenir compte des valeurs spécifiées calculées en extraits secs, pour fixer d'une manière correspondante les quantités d'émulsion aqueuse utilisées. Il faut souligner que la quantité de liants thermoplastiques à utiliser n'a rien de critique. La quantité optimale variera notamment selon la nature du substrat, en particulier de sa porosité, du taux de charge contenu dans le substrat, ainsi que de la nature du bitume d'imprégnation, celui-ci exerçant en effet une influence lors de l'imprégnation, selon les températures requises pour permettre sa fluidification à chaud. Le liant thermoplastique devra, comme il a été dit ci-dessus, être adapté selon les besoins, en tenant compte de la température de fluidification du bitume.

La limite supérieure de la quantité de liants n'a pas une influence prépondérante. Ainsi, on a encore obtenu des résultats satisfaisants en utilisant jusqu'à 25% de liants, rapportés à l'extrait sec, par rapport au poids total de la composition.

Les liants étant présentés fréquemment sous forme d'émulsion ou de dispersion aqueuse à 50% d'extrait sec, les limites supérieures seront donc de l'ordre de 50%, calculées en poids d'émulsion ou de dispersion avec rapport à la composition totale de la préparation.

A titre de liants thermoplastiques, on peut utiliser des polymères d'esters acryliques ou vinyliques, ainsi que les copolymères ou interpolymères de tels esters, ainsi que leurs copolymères avec le styrène. On utilise avantageusement l'acrylate de butyle, en particulier l'acrylate de tertiobutyle, l'acétate de vinyle, les copolymères acétate de vinyle/esters acryliques et les copolymères styrène/esters acryliques. Pour un matériau cellulosique donné et pour un bitume de caractéristiques également données, on peut obtenir des résultats qui varient quelque peu avec la nature du liant thermoplastique. Par des expériences de routine, l'homme de l'art pourra choisir les résines qui fournissent les meilleurs résultats en les choisissant dans les catégories indiquées précédemment à titre d'exemple.

Une autre catégorie de liants utilisables dans la composition pigmentaire est celle des liants thermodurcissables. Ce type de liants donne de bons résultats en ce qui concerne la qualité finale du matériau. En effet, une fois qu'elle est réticulée, la résine du liant reste fixée sur les fibres du substrat, ce qui permet ainsi de réaliser dans les meilleures conditions l'imprégnation consécutive par le bitume, celui-ci pénétrant aisément à travers les fibres du substrat. Un autre intérêt des liants thermodurcissables est leur faible prix. A prix égal, on peut donc augmenter la quantité de liants, ce qui se traduit d'une manière favorable sur le vieillissement du matériau. La quantité utilisable de liant peut varier dans de larges limites. Ainsi qu'on l'a noté précédemment, le liant peut être complètement absent. Par ailleurs, des quantités de l'ordre de 25% calculées en extrait sec de résine par rapport au poids total de la composition ont donné encore de bons résultats. Pour une raison évidente d'économie, on utilisera des quantités plus faibles qui sont encore capables de permettre un bon accrochage du pigment sur le substrat.

A titre d'exemples de liants thermodurcissables, on peut utiliser les résines phénoliques, les résines urée/formol, les résines mélamine/urée/formol, les résines formolphénoliques et les résines époxy.

Il est également possible d'utiliser des types de résines dits thermoréticulables qui, jusqu'à une certaine température, sont thermoplastiques, et ont ensuite la propriété de réticuler à partir de ce seuil de température.

D'une manière générale, la composition des pigments contient également de l'eau. Au sein de la composition, l'eau joue le rôle d'un véhicule qui aide à la bonne pénétration et à la bonne dispersion du pigment pour réaliser une application homogène de celui-ci. Par rapport à une formulation classique pour peinture, les compositions de pigments mises en œuvre selon l'invention contiennent une quantité supérieure de pigments et d'eau. Cependant, la quantité d'eau n'est pas critique et, à la limite, l'eau n'est pas un véhicule indispensable si l'on peut utiliser une technique d'application procurant un dépôt suffisamment homogène des pigments. Il faut également souligner que les liants, qu'ils soient thermoplastiques ou thermodurcissables, sont mis en œuvre sous forme d'émulsion ou de dispersion aqueuse, ce qui correspond à un apport supplémentaire d'eau dans la composition. On a obtenu de bons résultats dans la pratique en utilisant des compositions de pigments contenant, en poids par rapport au poids total de la composition, 150 à 450 parties d'eau, 150 parties de liant à 50% d'extrait sec de résine et 10 à 100 parties de pigments. Pour le liant thermodurcissable, la quantité d'eau peut représenter 60 à 80% en poids de la composition totale. Cette quantité peut être encore plus élevée si la composition contient un liant thermoplastique. Comme l'appréciera l'homme de l'art, la composition des pigments mise en œuvre selon l'invention contient les constituants connus d'une formulation connue de peinture, mais leurs rapports relatifs diffèrent sensiblement.

Les compositions de pigments peuvent contenir en outre des ingrédients facultatifs, tels que des agents dispersants et des agents épaississants. Des exemples concrets de tels agents seront donnés ci-après. Dans le cas, notamment, où l'on utilise la technique d'application au rouleau, il est avantageux que le bain de pigments contienne également un agent antimousse, tel qu'une silicone. L'invention sera illustrée, sans être aucunement limitée, par les exemples qui suivent, ainsi que par la description qui est faite en référence aux figures des dessins annexés sur lesquels:

la fig. 1 représente une coupe schématique d'un matériau selon l'art antérieur;

la fig. 2 montre par comparaison la coupe du matériau selon l'invention;

la fig. 3 est une coupe axiale d'une installation pour l'application d'une composition de pigments;

la fig. 4 est une vue en bout de l'installation représentée à la fig. 3.

On notera que la fig. 3 est une coupe faite selon le plan A-A de la fig. 4.

Dans l'exemple décrit, on a utilisé comme substrat une feuille de carton. La fig. 1 représente une telle feuille conformément à l'art antérieur. Une telle feuille 12, imprégnée de bitume au préalable, a été revêtue par enduction d'une couche colorée 11. On notera la zone de discontinuité nette 13 entre la couche colorée 11 et le substrat 12 proprement dit. La structure du matériau selon l'invention est représentée schématiquement à la fig. 2. La couche colorée 11 se présente dans ce cas sous forme d'une couche continue en partant d'une zone superficielle lia de coloration maximale et d'une zone 11b dans laquelle la coloration va en décroissant de manière pratiquement régulière jusqu'au substrat proprement dit 12.

La zone 1 la présente par exemple une épaisseur a de 5 à 10 jx tandis que la zone 11b s'étend sur une profondeur de 15 à 30 n, par exemple 20 |A environ. Cette structure avantageuse provient de ce que, selon l'invention, la feuille de carton nue est d'abord soumise à l'application du pigment coloré avant de recevoir l'imprégnation par le bitume. Lors de l'imprégnation, c'est-à-dire de la pénétration du bitume dans le substrat 12, les pigments se trouvent légèrement entraînés dans la masse cellulosique, procurant ainsi une coloration progressive et continue en profondeur, sans zone de discontinuité apparente. Une fois la plaque de carton

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imprégnée, le bitume sert de liant et contribue à assurer le maintien des pigments entre eux et sur le support.

Cette propriété est particulièrement avantageuse pour les plaques servant à la couverture et au bardage. En effet, les plaques colorées selon l'invention vieillissent mieux que les plaques traditionnelles. Dans le cas de ces dernières, la couche superficielle 11 se détache et s'écaille, laissant apparaître la couleur terne du bitume. Au contraire, dans le matériau du type représenté à la fig. 2, la coloration de la zone lia se maintient et se renforce même au cours du temps au fur et à mesure que la pellicule de bitume qui enrobait le pigment se détruit. De la sorte, on obtient un équilibre très satisfaisant dans les colorations des plaques alors que, par ailleurs, l'intensité de la coloration se réduit sous l'effet du contact avec les poussières extérieures. L'invention permet donc d'obtenir une coloration uniforme et régulière au cours du temps.

On a représenté schématiquement aux fig. 3 et 4 une installation permettant l'application d'une composition de pigments à une feuille de carton. Conformément à l'invention, cette application est faite sur la feuille de carton avant son imprégnation par du bitume. Comme le montrent les fig. 3 et 4, la feuille de carton à pigmenter avant son imprégnation 1 défile au contact du rouleau de pigmentation 2. Ce rouleau peut être revêtu d'une mousse synthétique et s'applique sous une certaine pression contre la feuille 1 par un moyen non représenté. La partie inférieure du rouleau 2 plonge dans un bain 6 de pigments. La suspension pigmentaire arrive dans le bac 5 par une canalisation 3. Le rouleau 2 est entraîné en rotation autour de son axe par un système mécanique 4. Le bac 5 est soutenu par un bâti schématiquement représenté en 7. La tubulure 8 est un trop-plein qui sert au recyclage de la suspension pigmentaire dans le bac 5. Lorsque le dispositif de pigmentation schématiquement représenté aux fig. 3 et 4 est en fonctionnement, la composition des pigments sous forme de suspension aqueuse est appliquée sur une face de la feuille de carton I.

Après séchage de la feuille de carton ainsi pigmentée, on soumet celle-ci à un traitement d'imprégnation par du bitume suffisamment chauffé pour être fluide. Cette opération fait appel à des moyens connus de la technique, puisqu'elle est déjà utilisée pour l'imprégnation des feuilles de carton ou autres substrats cellulosiques non revêtus de pigments.

L'invention est décrite plus en détail dans les exemples ci-après, qui ne la limitent aucunement et où les rapports et les pourcentages sont en poids, sauf indication contraire.

Exemple 1 :

Dans cet exemple, on a traité des plaques de carton destinées à la couverture. Dans une première étape, on a appliqué sur une face de chaque plaque une composition pigmentée en utilisant la technique d'application illustrée aux fig. 3 et 4. On a mis en œuvre les diverses compositions pigmentées définies au tableau 1, dans lequel tous les chiffres indiquent des parties en poids.

( Tableau en tête de la colonne suivante)

plastique qui est un copolymère d'acétate de vinyle et d'acrylate de butyle mis sur le marché par la société Rhône-Poulenc.

Les chiffres du tableau I pour le produit AD 310 concernent sa forme commerciale, qui est celle d'une émulsion aqueuse à 55% d'extrait sec. Rapportés au poids de résine à l'état sec, les chiffres du tableau doivent donc être sensiblement divisés par deux.

Une fois que le pigment a été appliqué, on a laissé sécher les plaques, puis on les a soumises à une imprégnation-cuisson dans un bain de bitume chaud à 180°C; après 40 mn, on a retiré les plaques imprégnées du bain de bitume et on a laissé refroidir.

Lorsqu'on soumet ces plaques au test de quadrillage décrit précédemment, la coloration pigmentaire ne se décolle pas avec le ruban adhésif, alors qu'elle s'en va partiellement du support si

Tableau I: Préparation pigmentaire

Bleu

Vert

Rouge

Bronze

Poids

Pigment

6,5

75

Acrylon A 06

1,5

AD 310

15

10

15

Antimousse

0,200

300

Poids

381,7

386,7

321,7

391,7

Poids de matière

sèche (kg)

74,95

82,2

84,95

Par plaque (g)

75

20 Les pigments utilisés étaient les suivants :

Bleu: bleu lumière de la société Bayer Vert: vert oxyde de chrome GN de la société Bayer Rouge: oxyde de fer 140 de la société Bayer Bronze : oxyde de fer brun de la société Bayer.

25 Le produit Acrylon A 06 est un agent dispersant mis sur le marché par la société Protex. L'agent antimousse est le produit mis sur le marché sous la dénomination Nopco NXZ par la société Diamond Shamrock Chemical Company.

Le produit AD 310 est un liant constitué d'une résine thermo-30 l'on utilise un matériau traditionnel préparé par imprégnation préalable avec le bain de bitume, puis par application d'une composition pigmentée.

On obtient des résultats équivalents si, dans la formulation donnée au tableau I, on remplace poids pour poids le produit 35 AD 310 par des copolymères styrène/ester acrylique, par exemple un copolymère styrène/acrylate de butyle, ou par un homopoly-mère d'ester acrylique. Des produits typiques utilisés ont été des résines styréniques, acryliques, vinyliques ou des copolymères styrène/acryliques ou vinylacryliques, choisis parmi les produits io suivants:

— Rhodopas SD 104 de la société Rhône-Poulenc

— Acronal 290 D de la société BASF

— Acronal 230 D de la société BASF

— Vinnapas EP 16 de la société Wacker « — Vinamul 6925 de la société Sheby

— Vinamul 6133 de la société Sheby

— Vinamul 3400 de la société Sheby

— Neocryl A 604 de la société Polyvinyl Chemie Holland

— Ercusol AS 250 de la société Bayer so — AC 34 de la société Rohm et Haas

— AC 388 de la société Rohm et Haas

— Conchemco 333003 de la société Conchemco

— Ucar 365 de la société Union Carbide

— Synresyl CO 58 AE de la société Synres.

55

Exemple 2:

On a utilisé une technique d'application de pigment sur une feuille de carton dans des conditions analogues à celles de l'exemple 1, mais en remplaçant le liant thermoplastique de la 60 composition par un liant thermodurcissable choisi parmi les produits disponibles sur le marché sous les dénominations ci-après:

— Résine Alkyde Alkydal F 30 W de la société Bayer

— Résine urée/formol Nobélamine 24836 de la société Hoechst 65 — Résine Bakélite 55-53-36 de la société Bakélite

— Résine Nobéphène de la société Hoechst

— Résine Phénaron L 128 de la société Protex

— Résine Phénaron L 130 de la société Protex

7

621830

— Résine PL 10-175 de la société Plastimer

— Résine époxy de la société Shell Chemie

— Résines acryliques thermodurcissables Luhydran LR 8434 de la société BASF

Luhydran LR 8508 de la société BASF ; s certaines de ces résines ont été testées avec des durcisseurs. On a obtenu des résultats très satisfaisants.

Exemple 3:

On obtient des résultats similaires à ceux de l'exemple 2 en "> faisant varier les principaux constituants de la composition pigmentaire entre les limites ci-après:

Eau: 150 à 450 parties

Liant (sous forme d'émulsion aqueuse à environ 50% d'extrait sec): 150 parties is

Pigment: 10 à 100 parties.

On a obtenu des résultats optimaux pour une quantité de pigment de 40 à 50 parties.

Exemple 4: 20

On a préparé une composition de revêtement et de coloration comprenant 25% de pigment, 5% de liant résine en émulsion aqueuse, l%o d'agent dispersant et l%o d'agent épaississant, le complément étant de l'eau; on a appliqué cette composition en une couche mince de seulement 5 à 7 n, au pistolet, sur l'une des 25 surfaces d'un feutre cellulosique.

Après simple séchage à l'air, on a soumis le matériau revêtu à une imprégnation-cuisson dans un bain de bitume chaud classique, à 180°C; après 40 mn, on a retiré le feutre cellulosique du bain de bitume et on l'a laissé refroidir. 30

Des essais de vieillissement effectués ultérieurement sur ce matériau ont donné les résultats suivants : un vieillissement naturel sur 3 ans n'a permis de relever aucune altération notable hormis un salissement. Après vieillissement accéléré portant sur 30 cycles AFNOR T 30049, obtenus dans l'appareil de vieillissement accéléré Climatron, on n'a noté ni altération, ni réduction des performances obtenues aux tests d'arrachement.

Exemple 5:

On a préparé une composition de revêtement et de coloration apparentée à une peinture en dispersion pour l'extérieur et comprenant, pour un rapport charge/liant de 1,41, 40% de charges (composées de carbonate de chaux, de microdolomies ou de microcalcites, pour conférer un remplissage granulométrique optimal, et de micromica pour procurer à cette charge une bonne résistance à l'humidité et aux rayons U.V.), 50% de liant résine en dispersion aqueuse, 1%0 d'agent dispersant, l%o d'agent épaississant et 7% de pigment, le complément étant de l'eau.

On a appliqué cette composition au rouleau, sur les deux surfaces d'un carton, pour former une couche mince de 6 à 10 ^ de cette composition.

Après simple séchage à l'air, on a plongé le carton revêtu dans un bain de bitume porté à 180°C, pour imprégnation, pendant 40 mn. On a ensuite retiré le carton du bain de bitume et on l'a laissé refroidir.

Des essais de vieillissement effectués ultérieurement sur ce matériau ont donné les résultats suivants : un vieillissement naturel sur 3 ans n'a permis de relever aucune altération notable, hormis un salissement. Après un vieillissement accéléré portant sur 30 cycles AFNOR T 30049, obtenus dans l'appareil de vieillissement accéléré Climatron, on n'a noté ni altération ni réduction des performances obtenues aux tests d'arrachement.

R

1 feuille dessins

Claims

621 830

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication d'un matériau coloré formé essentiellement d'un substrat imprégné de bitume, caractérisé en ce qu'on applique une composition colorante sur le substrat avant imprégnation de ce dernier par le bitume.
2. Procédé selon la revendication 1 pour l'obtention d'un matériau coloré de couverture, de bardage ou d'étanchéité, caractérisé en ce qu'on applique la composition colorante sur au moins l'une des surfaces d'un substrat de carton ou fibreux, notamment à base de fibres cellulosiques, qu'on sèche et qu'on imprègne le matériau ainsi revêtu dans un bain de bitume chaud.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on imprègne le substrat revêtu par immersion, donc à l'abri de l'air, dans un bain de bitume à environ 180°C.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit substrat est un feutre cellulosique ou un carton.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite composition colorante contient, en poids, de 7 à 25% de pigment, de 5 à 50% de liant résine en émulsion ou dispersion aqueuse, de 0 à 40% de charges, 1 % d'agent dispersant et 1 % d'agent épaississant, le complément étant de l'eau.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la composition colorante est une composition pigmentaire contenant un liant thermoplastique ou thermodurcissable, en quantité comprise entre 0,1 et 25% du poids total de la composition, ces valeurs étant exprimées en extrait sec de résine du liant, et de préférence de 2 à 3%, également comptés en extrait sec.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le liant thermoplastique est choisi parmi les polymères d'esters acryliques ou vinyliques, ainsi que les copolymères ou interpolymères de tels esters, ainsi que leurs copolymères avec le styrène.
8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le liant thermodurcissable est choisi parmi les résines phénoliques, les résines urée/formol, les résines mélamine/urée/formol, les résines formolphénoliques et les résines époxy.
9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la composition pigmentaire contient de l'eau, en particulier en quantité supérieure à 60% en poids de la composition totale.
10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'on utilise la composition pigmentaire contenant, en poids par rapport au poids total de la composition, 150 à 450 parties d'eau, 150 parties de liant à 50% d'extrait sec de résine, et 10 à 100 parties de pigments.
11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les agents de coloration sont des pigments capables de résister aux températures d'imprégnation par le bitume, en particulier des pigments minéraux tels que le dioxyde de titane, les oxydes de fer, de chrome ou d'autres oxydes minéraux, des poudres ou pâtes métalliques d'aluminium, de bronze ou de cuivre ou des mélanges de tels produits.
12. Matériau coloré, formé essentiellement d'un substrat imprégné de bitume, obtenu par le procédé selon la revendication 1, caractérisé par un gradient de coloration entre la surface et l'intérieur du substrat, l'intensité de la coloration allant en décroissant de manière continue et pratiquement régulière depuis la surface.
13. Matériau pigmenté selon la revendication 12, caractérisé en ce que la densité des pigments est maximale à la surface du matériau sur une profondeur de 5 à 10 fi, après quoi cette couche colorée se poursuit d'une manière pratiquement continue dans une zone où la densité des pigments va en décroissant vers l'intérieur du matériau, cette zone pouvant avoir par exemple une profondeur de l'ordre de 20 ji.