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" Perfectionnements aux pigments de sulfate de plomb- silice et à leur procédé de préparation".
La présente invention est relative aux pigmente et concerne en particulier un nouveau pigment de sulfate de plomb-silice de même qu' un procédé pour sa préparation-.
Le sulfate basique de plo.ab est connu depuis long- temps comme pigment pour peinture . Il est, en général, préparé commercialement soit en volatilisant du mirerai de sulfure de plo..ib ou du plomb en saumons et du souf re et en recueillant le produit sous forme d'un sulfate de plomb basique sublimé et finement divisé, soit, en ajou- tant , de l'acide sulfurique à une ooue de monoxyde de plomb pouvant contenir une faible quantité d'acétate de plomb comme catalyseur. Bien que le sulfate de plomb
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basique soit employé, sur une assez grande échelle , comme pigment, ses propriétés sont telles qu'il est généralement utilisé en association avec d'autres pigments dans l'é- tablissement de formules de peintures dites mélangées.
Ceci est nécessaire étant que le sulfate de plomb est généralement déficient au point de vue de sa résis- tance aux conditions atmosphériques. Pour que l'on puisse obtenir une couche de peinture pouvant résister longtemps aux Conditions atmosphériques, il est nécessaire de com- battre la déficience susdite par la présence d'autos pigments en quantités notables.
La silice SiO ast utilisée comme, pigment à l'état finement divisé.Toutefois, son faible indice de réfraction lui confère un faible pouvoir couvrant. De plus, était donné sa faille réactivité vis-à-vis des véhicules ordi- naires , la silice ne contribue que peu à la qualité de la peinture . La silice est le plus souvent employée comme diluant ou pigment de complément dans les peinturesde coût modique,
On connaît également les pigments de silicate de. plomb, mais leur utilisation commerciale ne s'est jus qu'à présent pas fort répandue. Les pigments de silicate de plomb sont préparés en traitant au four à température s élevées un mélange de PbO et de silice .
Dans ces condi- tions, on peut obtenir divers composés de silicate de plomb. Ces pigments possèdent , en général, de bonnes propriétés de résistance aux Conditions atmosphériques.
Ils possèdent, toutefois, le désavantage d'être instables, lorsqu'ils sont exposés à la lumière . 'Jette instabilité donne lieu à un noircissement' préjudiciable de la couche de peinture contenant du silicate ce plomb, lorsqu'elle est exposée à l'atmosphère et rend pratiquement impossi- ble l'application de formules de revêtements blancs ou légèrement teintés utilisant ces pigments.
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La présente invention a pour objet principal la préparation d'un pigment de sulfate de plomb=silice pas-
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sédant de bonnes roprié'tés de résistance aux conditions atiaosphériques , un bon pouvoir colorant et une bonne stabilité en ce sens qu' il ne noircit pas, lorsqu'il est exposé à l'air.
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Un autre objet de l'invention concerne l'obtenti on d'un pigment contenant une proportion substantielle de silice combinée chimiquement et /ou f3àzrZqzamaxt physique- ment ) sans que l'effet nuisible habituel de cette propor- tion de silice ne se manifeste sur les propriétés du pig- ment .
L'invention a encore pour objet l'obtention d'un pigment possédant une longue résistance aux conditions atmosphéri- ques, une faible teneur en plomb et un poids spécifique relativement faible.
Les objets précités ainsi que d'autres oojets de l'in- vention apparaîtront plus clairement au cours de la desCrip- tion suivante.
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Sous Ces aspects les plus génére,ux, l'invention con- /d'abord/ cerne/la formation d'un mélange intime contenant PbO, SO3
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et Z,Lo le dit méla:]g3 pouvant se présenter, de préf 6- "t rance, soit sous forme d'un mélange intime de sulfate de plomb ou de sulfate de plomb basique et de silice, soit sous forme d'un mélange intime de litharge libre, de sulfate de
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plomb ou d.e sulfate de plomb basique et de siliqe. L'in- ve.ltion concerne ensuite la Calcinât ion de ce mélanap a une température comprise entre environ 400 0 et environ 70jonc., et de préfêrenc3 entre environ 600 C et 650 C., pendant une période allant de 1 à 3 heures.
La calcinât ion donne lieu à une :o.ombina-ison, chimique" et/ou physique des ingré- dients du mélange, en sorte qu'on forme de nouveaux pig- ments de sulfate de plomb-silice.
Les proportions d'ingrédients utilisées dans la prati-
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que de la présente invention peuvent varier dans un inter- valle considérable et peuvent être encore considéras comme appartenant nu domaine de l'invention. La figure 1 annexée au présent mémoire représente un grapnique sur lequel les
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pourcentages le ?b0, Sou et Si03 sont portées sur ur4àiagrail- me trilinéaire (graphique triangulaire). Le point ?- repré- sente looic de pbi, 3 représente loo % de S9 et 4 rep résente 3 100% de siG2 . La zone hachurée figurant sur le graphique est délimitée pur des lignes droites joignant les points 5,6,7,8, lesquels points Correspondent respectivement aux compositions indiquées ci-dessous.
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<tb>
Points <SEP> Parties <SEP> en <SEP> poids
<tb>
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5 == 55pb0 1503 66Si0? = 31Pb0 6SOg 63Si02 = ?3PbO 13S03: l5SiOg 8 = 77POO 3S3 2QSio ,
La zonehaChurée comprise entre les lignes susdites couvre des compositions dont les ingrédients sont présents dans les proportions visées par l'invention, Sur une base molaire, on constate que les proportions des ingrédients peuvent varier de façon que pour chaque mole de SO3 présente, il y a entre deux et dix moles de PbO, et pour chaque mole
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de Pbo il y a entre 0,75 et 7,5 moles de pb0 .
On a constaté que les pigments préparés suivant la présente 1,Jventicn et ayant une composition comprise dans la zone huohurée du gra- phique ont des pouvoirs colorants compris entre 40 et 120, lorsque ces fonctions sont déterminées suivant la m hode exposée par Gardner dans son ouvrage "Examination of Paints
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Varnisl1s and Lavquers", 9e édition, 1939, page 35., et possèdent en outre de uonnes propriétés de résistance aux conditions atmosphériques et de stabilité à. la lumière.
Si l'on désire produire suivant l'invention, des pig-
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ments ayant des pouvoirs colorants plus élevés, C'est-à-dire des pouvoirs Colorants compris entre 100 et 120 ou davantage. suivant la méthode Cardner, on doit prendre des quantités
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des ingrédients telles que la o o.J1PQSit ion. du pigment soit comprise dans la zone du graphique délimitée par leslignes droites joignant les points 7, 8, 9, 10, 11, Ces points indiquent respectivement les Compositions citées ci-après.
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<tb> Points <SEP> Parties <SEP> en <SEP> poids
<tb>
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'il = 7âPbO l3SO g 158i02 8 = 77PbO 550 . 2oSio . 3 9 = 51PbÓ 8SO- 5 4'73i02 10 = 46Pbo 3S¯ <j 558i02 11m . = 4îPb0 :
480- 3 558 iOZ'
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Les ingrédients Aboe S03 et silo peuvent être inoorporés au mélange sous n'importe quelle.forme appropriée. On peut également utiliser des matières brutes qui ,ne, co D.ti8îl- nent pas uniquement les radicaux précités, mais qui peuvent donner lieu à l'obtention de ceux-ci lorsqu'ils sont chauf-
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fs subséquemment pendant làopération de calcination.
Ainsi au lieu d'oxyde de plomb on peut utiliser du plomb métallique, du carbonate de plomb ou même du sulfate de plomb obtenu dans une opération précédente. Comme source de silice, on peut utiliser de l'aQide silicique précipité ou de la silice naissante fine. On constate que le grèsou quartzite, qui est facile à obtenir à l'état pur, convient très bien lorsqu'il est moulu à une finesse extrême dans un broyeur approprié tel qu' un broyeur à boulets. L'ingré- dient SO 3 est, de préférence, utilisé en combinaison avec l'oxydede plomb, par exemple sous forme de sulfatede plomb ou de sulfate de plomb basique . Il est essentiel d'obtenir ua mélange intime des ingrédients.
De bons résultats peuvent- être obtenus en mélangeant
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à soit du sulfate de plomb basique et de la s11ie e,soit
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de l'oxyde de plomb, du sulfate de plojib et de la 8ili0'e, en proportions appropriées. De meilleurs résultats sont obtenus lorsque les ingrédients susdits sont mélangés
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sous forme d'une b,oue aqueuse .
Il est toutefois préf .ira'oLe. de préCipiter du sulfate de plomo ou du sulf&te de plono basique,en présence de silice finement divisée, dans me boue , tout en agitant Continuellement. Ceci peut être réalisé en plaçant la silice finement divisée , la litharge et lteau en suffisance pour former une boue dans un réci-
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pient équipé d'un dispositif d'agitatiO-1. approprié. .
oe mo- ment il est préférable blerl que non lndispenss'Ql3 d'ajou- ter une faiole quantité d'acide acétique ou d'un autre ca- talyseur acide, en vue de dissoudre une faible proportion de la litharge, en sorte que des ions plomb sont fournis à la solution , A la boue ootenue parlé mélange susdit, on ajoute lentement et en a@itant vigoureusement de l'acide sulfuri- que, qui donne lieu à la formation de sulfate de plomb ou de sulfate de plomo basique. La quantité et le Caractère de ce sulfate de plomb dépendent du rapport entre la litharge et l'acide sulfurique, ainsi que le conçoivent
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aisément les noEZL.¯es de métier. Il est possible de pîro :9uire du sulfate de plorad monobasique 2PbO 8 3' du sulfate de plomb tribasique hydraté 4FbJSOE 0 ou Un mélange de ces sulfates.
Il est également possible d'obtenir le sulfa-
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te trioasique acCC .û;:l d'un excès d'oxyde de plomb, lors- que le rapport entre Pbu et SO est supérieur à 4:1. Des
3 mélanges dans lesquels le rapport entre PbO et SO3 va
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jusque 1,jl apparbieijnent au domaine de l'inventioai.
Lorsque 1' *ààition d'acide sulfurique à la boue est terminée, le précipité est déshydraté par filtration et séchage . @eci peut être réalisé par un des procédés stan-
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dard ;6néralment enplo;és su lieu d'utiliser des procédas, on peut faire passer directement la boue dans un four rota-
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/continu/ tif/,dont la première partie servira de sécheur et la partie suivante de calcineur, La Doue sèche est calcinée à une tem- pérature comprise entre environ 400 C et environ 700 C, et de préférence entre environ 600 C et 650 C.
La température de calcination Constitue un facteur important, étant donné que des températures inférieures à 400 C sad généralement inefficaces. L'emploi de températures excédant sensible- ment 700 C permet de terminer rapidement la réaction, mais on obtient souvent dans ce cas un. produit partiellement de nature graveleuse . La durée de la calcination doit géné- ralement être Comprise entre l'et 3 heures et de préférence égale à environ 8 heures. Les fournées calcinées dans les conditions précitées sont blanches d'aspect, très douées et non graveleuses, jolies Conviennent donc excellemment pour être incorporées à des peintures, après un broyage minimum.
La présente invention apparaîtra plus clairement grâce à l'exemple suivant qui illustre le. préparation de pigments de sulfate de plomb-silice.
EXEMPLE
On place le litres d'eau, 2223 gr, de litharge (oxy- de de plomb), 2000 gr. de silice finement divisée et 40 gr. d'acide acétique à 99 % dans un récipient en verre d'une- capacité de 25 litres,équipé d'un dispositif d'agitation du type turbine en bois. Pendant que la boue est maintenue sous agitation vigoureuse 331 gr. d'acide sulfurique (95 %), préalablement dilués jusqu'à 500 millilitres à l'aide d'eau sont ajoutés lentement en une heure. Le système consiste alors en une boue de sulfate de plombtribasique hydraté et de silice finement divisée dans une solution diluée d'acétate de plomb, ainsi que le montre un 'examen chimique et, un exa- men microscopique .
La partie solide est séparée sur un fil- tre Buchner, lavée jusqu'à fin d'acétate de plomb et séchée.
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Le produit seest ensuite calCiné dans un four à mouffle à 600 C pendant 2 heures- Le produit calCin3 obtenu estt une poudre douce d'une blancheur égale à celle du meilleur blanc de plomo de caroonate basique connu,
L'analyse a donn les résultats suivants : % PbO - 47,85 % SO3 - 4,29 % SIO2- 47,86 pouvoir colorant-120,- absorption d'huile - 17,9 gr. d'huile/100 gr. pigment poids spécifique 4,07
Pour ltessai des propriétés du pigment de sulfate de plomb-silice préparé ci-dessus, au point de vue fabrication de peintures, une peinture est préparée en mélangeant le dit pigment; avec de l'huile de lin du siccatif et du diluant volatil, de façon à obtenir une proportion de pigment éga- le en volume à 29.
Trois couches de cette peinture ont été appliquées sur des panneaux en bois de cèdre qui ont été exposées en Floride et comparés à des panneaux similaires recouverts d'une peinture au ulanc de plomb contenant éga- lement une proportion voluméttrique de pigment égaleà 29.
Les panneaux au blanc de plomb ont commence à devenir crayeux après 16 semaines, alors que les panneaux recouverts à l'aide de la peinture pigmentée par le produit de la pré- sente invention n'ont pas révélé de phénomène semblables après 34 semaines. Cette Comparaison montre l'ex cellente durabilité des peintures utilisant le produit suivant l'in- vention.
De plus, les couches de peintures contenant le pi;- ment de sulfate de plomb-silice sont restées intactes et blanches pendant toute la durée de l'exposition et n'ont révélé aucune tendance au noircissement ou à la décoloration,
Une particularité unique de la présente inve.ition est la teneur comparativement élevée en SiO2 qui peut être pré-
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sente dans les produits de l'invention sans qu'on en Constate une altération proportionnée des propriétés phy- siques du pigment.
La quantité de SiO2 peut être sensiblement supérieure à celle nécessaire pour former du silicate de plomb avec la quantité de PbO présente, an considérant le PbO combiné au SO3 comme sulfate de plomb. Ce phénomène tend à faire admettre qu'il se produit pendant la calcination à la fois une combinaison physique et une combinaison chimique de s ingrédients et que la silice chimiquement non combinée se re- couvre @ de silicate de plomb et/ou de sulfate de plomb.
On Constatera que si la proportion de silice augmente au delà de. celle indiquée dans les limites précitées, il y aura évidemment de la silice non recouverte dans le produit. La quantité de silice présente en excès de celle effectivement utilisée suivant l'invention constituera undiluant ou Complé- ment, qui altérera proportionnellement les propriétés du pigment.
On peut affirmer, généralement parlant, que lespro- portions des ingrédients influenceront dans une certaine mesure les propriétés du pigment calcina. Les compositions à teneur en PbO plus élevées ont des pouvoirs solorants quelque p@u plus grands. une teneur en SiO2 plusélevée donnera un poids spécifique plus faible . Une teneur en SO3 plus élevée donnera lieu à une stabilité quelque peu plus grande vis-à-vis de la lumière, bien que toutesles compositions contenues dans la zone hachurée générale re- présentée sur le graphique aient été considérées somme ayant une stabilité satisfaisante .
Le tableau suivant in- dique les propriétés principales de plusieurs Compositions de piments différentes et montre la variation générale que subissent les propriétés du pigment lorsque sa composition varie.
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TABLEAU Propriétés de pigments sulfate de plomb-silice
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<tb> Exemple <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> pouvoir <SEP> absorption <SEP> résistance <SEP> aux <SEP> condi-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> PbO <SEP> SO3 <SEP> SIO2 <SEP> colorant <SEP> d'huile <SEP> tions <SEP> atmosphériques
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 49.12 <SEP> 1.76 <SEP> 49.12 <SEP> 85 <SEP> 16.9 <SEP> Excellente
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> 48.75 <SEP> 2.50 <SEP> 48.75 <SEP> 105 <SEP> 19.7 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4 <SEP> 48.55 <SEP> 2.90 <SEP> 48.55 <SEP> 100 <SEP> 16.1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> 47.18 <SEP> 5.64 <SEP> 47.18 <SEP> 100 <SEP> 15.8 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6 <SEP> 32.37 <SEP> 2.90 <SEP> 64.
<SEP> 73 <SEP> 60 <SEP> 21.6 <SEP> bonne
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7 <SEP> 76.00 <SEP> 3.00 <SEP> 21.00 <SEP> 100 <SEP> 10.8 <SEP> Excellente
<tb>
Les nouveaux pigments de sulfate, de plomb-silice de la présente invention possèdent de nombreux avantages vis-à-vis d'autres pigments blancs et sont de qualité sensiblement supérieure à celle des mélanges contenant les mêmes ingré- dients analytiques dans les mêmes proportions.
Les pigments suivant l'invention possèdent à la fois les propriétés du sulfate de plomb basique et du sili- cate de plomb , sans posséder les faibles qualités des ré- sistance: aux conditions atmosphériques propres au premier des composés susdits et l'instabilité à la lumière pm pre à 1'autre composé susdit. De plus ces pigments peuvent conte- nir une quantité substantielle de silice sans que l'on constate un effet nuisible proportionna, dû à la présence de ce pigment de qualité médiocre. Les qualités de résistance aux conditions atmosphériques des peintures préparées à l'ai- de des nouveaux pigment se sont avérées excellentes et même supérieures à celles du carbonate de plomb basique ou céruse, qui a longtemps été considéré Comme le pigment blanc standard.
Un autre avantage des nouveaux pigments est leur faible poids. tant donné qu'une grande proportion de la, composition peut consister en silice, qui possède un faible poids spécifique, le poids spécifique du pigment combiné peut
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être être considérablement: inférieur à celui du blanc de plomb au carbonate de plomb ou au sulfato de plomb basique.
Ce faible poids spécifique constitue évidemment un facteur important dans Certaines applications ou l'on désire des pigments de faible poids. Ce faible poids spécifique peut en outre être avantageux lorsqu'on le place en poids de verre du volume comme .c'est le cas,par exemple, lorsqu'on étaolit une formule par gallon.
Il est évident que l'exemple décrit Ci-dessusn'est qu'illustratif et que d'autres formes de réalisation peuvent être considérées comme faisant partie de la portée de l'inven-
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tion telle qu'elle est limitée par les revendicab ions sui- vantes.
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