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La présente invention se rapporte à des pigments de plomb.
Plus particulièrement, l'invention se rapporte à de nouveaux pig- ments de silicophosphates de plomb et à des procédés pour les prépa- rer, etàdesproduits de finition pigmentées qui comprennent ces pig- ments.
Les pigments composites de plomb de divers types sont connus depuis longtemps et sont très utilisés dans de nombreuses applications dans lesquelles leurs propriétés individuelles parti- culières les rendent spécialement appropriés. Parmi ceux-ci, on peut mentionner les pigments composites de sulfate de plomb-silicate de plomb, décrits dans le brevet belge n 471.732 qui trouvent un emploi étendu, par exemple dans les compositions de peinture
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extérieure, où leur résistance remarquable aux agents atmosphéri- ques est avantageuse.
Appartiennent également à cette classe gêné-' rale de pigments, les pigments composites de chromate de plomb- ..silicate de plomb décrits dans le brevet belge n 514.645 qui sont trèsiutilisés comme'pigments anticorrosion et qui remplacent dans 'une grande mesure les pigments moins économiques de chromate de :-!,plomb., de chromate de zinc et de minium de plomb purs.
Si,comme on l'a indiqué plus haut, les pigments compost- @@tes de sulfate de plomb-silicate de plomb, possèdent des avantages -,marqués,, spécialement dans des compositions blanches ou de couleur claire pour peinture extérieure, ils présentent néanmoins certains inconvénients qui sont d'ailleurs communs à beaucoup des pigments connus jusqu'à présent. Un de ces inconvénients est la tendance des pigments quand ils sont utilisés dans certaines combinaisons de pigments-véhicules, à augmenter de façon indésirable la visco- sité de la peinture. Cette tendance est partagée par un grand nombre de pigments néanmoins populaires, et il est peut-être moins exact de parler d'un inconvénient que d'un domaine possible d'amélioration.
En tous cas, c'est une propriété très désirable d'un pigment de peinture que de pouvoir être incorporé dans des peintures préparées que l'on puisse entreposer 'pendent de longues périodes sans modification de la viscosité au cours de l'entre- posage.
Un autre inconvénient des pigments disponibles jusqu'à présent, ou plus précisément un inconvénient des peintures qui en sont faites, est la tendance de ces peintures à former des soufflu- res quand elles sont exposées à un milieu dans lequel la tension de vapeur de l'humidité du substrat dépasse celle de l'atmosphère ambiante. Cette propriété est évidemment caractéristique de la pel- licule dans son ensemble, et elle est habituellement, et naturelle- ment, supposée liée principalement aux ingrédients formant pelli- cule du produit de finition, tels que les huiles, les résines, etc.
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On a néanmoins découvert que la partie pigmentaire du produit de finition, au moins dans le cas des nouveaux pigments décrits ci-après, exerce un effet marqué et important sur la résistance de la pellicule de peinture à former des soufflures.
Cela étant, un but de la présente invention est de procurer un pigment perfectionné. Un autre but est de procurer un pigment composite perfectionné de plomb. Un autre but encore est de procurer un pigment de plomb perfectionné qui résiste aux augmentations de la viscosité des peintures au cours d'un entreposage prolongé sous la forme de peintures préparées. Un autre but est de procurer des pigments de plomb qui augmentent la résistance à la formation de soufflures des pellicules de peinture dans lesquelles ils sont utilisés. Un autre but est de procurer des produits de finition pigmentés améliorés, qui puissent être entreposés¯ pendant des périodes prolongées sans épaissir et qui résistent à la formation de soufflures lorsqu'ils sont appliqués.
D'autres buts et avantages ressortiront de la description plus complète ci-après de la présente invention.
Sous son aspect le plus large, la présente invention envi- sage un pigment composite de phosphate de plomb-silicate de plomb comprenant du PbO, du P2O5 et du SiO2 en combinaison physico-chimique.
Dans une forme de réalisation particulièrement intéres- sante, l'invention envisage un pigment composite de phosphate de plomb-silicate de plomb, consistant essentiellement en PbO, P2O5 et SiO2 en combinaison physico-chimique, en quantités respectives de 2 à 8 moles de PbO par mole de P2O5et de 0,75 à 7,5 moles de SiO2 par mole de PbO.
La présente invention envisage également une composition de revêtement superficiel pigmentée comprenant un véhicule formant pellicule et un pigment composite de phosphate de plomb-silicate de plomb comprenant du Pb0, du P205 et du SiO2 en combinaison Dhysico- chimique.
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L'invention comprend, en outre, un procédé pour préparer un pigment composite de phosphate de plomb-silicate de plomb, procédé qui consiste à former un magma de silice et de litharge. à agiter ce magma, à y ajouter graduellement au cours de l'agitation une solution d'un phosphate soluble et à déshydrater et à calciner ensuite la partie solide du magma.
Comme matières premières, on peut utiliser une variété étendue de composés oxydiques de plomb, de phosphore et de silicium ainsi qu'il apparaîtra à l'homme de métier. Toutefois,,.Pour des raisons de commodité et d'économie, on préfère préparer les nouveaux pigments de la présente invention à partir de litharge, de silice précipitée ou d'une silice native très divisée, telle que la quartzi- te broyée, et de l'acide phosphorique ou d'un phosphate soluble dans l'eau tel que le phosphate mono- ou diammonique.
Pour arriver au type d'association intime et uniforme recherchée, dite "physico-chimique" dans le présent mémoire, il est essentiel que les oxydes respectifs de plomb, de phosphore et de silicium soient mis en contact intime dans des conditions qui favorisent la coalescence pendant l'opération de calcination.
On peut arriver à de bons résultats, par exemple par un broyage pro- longé dans un broyeur à galets, de la litharge et de la silice avec du pentoxyde de phosphore. Un procédé plus commode et plus efficace consiste toutefois à préparer un magma de litharge et de silice et à ajouter graduellement une solution aqueuse d'acide phosphorique ou d'un phosphate soluble, en agitant vigoureusement le magma au cours de cette addition. Il est généralement préférable d'ajouter une petite quantité d'un "catalyseur de solution" tel que l'acide acétique, afin d'accélérer la formation de phosphates de plomb en assurant une plus grande concentration en ions plomb dans la solution .
La quantité et le caractère basique du phosphate formé dépendent des quantités relatives d'acide phosphoriques ou de phosphate solu- ble et de litharge utilisées. Il se forme en premier lieu le plus basique des phosphates de plomb quand de l'acide phosphorique' ou un
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phosphate est ajouté graduellement à un excès de litharge. De façon générale, il est désirable qu'il y ait un excès appréciable de lithar ge par rapport à la quantité nécessaire pour former le phosphate de plomble plus basique avec la quantité de P2O5 utilisée.
Le SiO2 libre présent dans le magna., bien que susceptible aussi de réagir avec le PbO,ne concurrence pas efficacement l'activité de l'ion phosphate, de telle sorte que pratiquement pas de PbO réagit avec
SiO2' à part l'excès de PbO sur la quantité équivalente au phosphate utilisé. En outre, on croit que la réaction avec SiO2 ne se fait pas du tout aux basses températures du mélangeage initial, mais seule, ment au cours de l'opération de calcination.
La calcination peut être effectuée à des températures allant d'environ 500 à environ 850 C, et de préférence comprises entre 700 et 800 C pendant une période allant d'environ 1 à environ
3 heures. Au cours de l'opération de calcination, l'humidité résiduel, le est chassée' et les divers constituants du pigment sont réunis en une combinaison physico-chimique. La nature exacte du lien physico. chimique n'est pas complètement élucidée; ce lien semble être de na- ture à la fois chimique et physique.
Les constituants conservent dans une certaine mesure leur identité individuelle parce qu'on peut distinguer plus d'une phase lors de l'examen a.u microscope à lumière, mais le système se comporte dans des compositions de peinture comme s'il était constitué par une substance homogène, aucun indice de ségrégation ou d'un autre phénomène analogue n'étant observable.
De plus, le pigment composite a des propriétés qui ne peuvent être expliquées en termes des propriétés individuelles de ses constituants, en particulier ses caractéristiques améliorées d'entreposage et son effet surprenant sur la résistance à la formation de soufflures.
Ces faits indiquent qu'une certaine modification d'une nature chimique a eu lieu. Ces modifications ne se produisent pas d'une façon appré- ciable au-dessous d'une 'température d'environ 500 C, et la calcina- tion doit donc être effectuée au moins à cette température. D'autre part, une calcination à des températures supérieures à environ 850 C
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a tendance à provoquer un frittage nuisible et une croissance exces- sive des particules ce qui a pour résultat un pigment gréseux abrasif d'un faible pouvoir couvrant. Dans cette gamme, on arrive générale- ment aux propriétés optima du pigment à des températures de 700 à 800 C.
Les proportions des constituants peuvent varier de façon considérable, mais sont critiques dans la mesure suivante: il faut qu'il y ait suffisamment de PbO pour réagir avec tout le P2O5 et une quantité additionnelle de PbO qui, croit-on, réagit avec le SiO2' Il faut qu'il y ait toutefois un excès de SiO2 par rapport à celle nécessaire pour réagir avec le PbO libre (par "PbO libre" on entend la quantité qui n'est pas nécessaire pour réagir avec le P2O5).
Pour obtenir les propriétés optima du pigmenta il est préférable d'utiliser de 2 à 8 moles de PbO par mole de P2O5 et de 0,75 à 7,5 moles de SiO5 par mole de PbO.
Dans le but d'illustrer davantage la nature et les carac- téristiques de la présente invention, on donnera l'exemple suivant : EXEMPLE.-
On introduit dans un récipient en verre de 25 litres, muni d'un dispositif d'agitation approprié, 14 1/2 litres d'eau, 3397 g de litharge et 3350 g de silice finement divisée et on les fait réagir par addition de 8,4 g d'acide acétique glacial, le tout à la tempéra- ture ordinaire. On dilue 864,7 g d'acide phosphorique à 85% dans 2 litres d'eau et pendant que le magma de litharge, diacide acétique et de silice est maintenu sous agitation constante, on y ajoute lentement et régulièrement la solution d'acide phosphorique en une période de 1 1/2 heure.
Au bout de cette priode, on filtre le magma, on le sèche et on le calcine dans un four à moufle électrique, dans des cuvettes appropriées, à une température de 750 C pendant 2 heur On constate que le produit a une texture fine et douce., non gréseus Son analyse donne les résultats suivants :
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Pour-cent Monoxyde de plomb 46,3 Anhydride d'acide phosphorique 7,4 Silice 46,3
Les agrégats mous présents dans ce produit sont désinté- grés dans un broyeur du type à marteaux oscillants.
On incorpore ensuite ce pigment dans une peinture blanche extérieure, comme indiqué ci-après.
50,59% de pigment
100% de pigment de phosphate de plomb-silicate de plomb 49,41% de véhicule 54,35% d'huile de lin-huile de bois de Chine 45,65% de white spirit.
On introduit une partie de la peinture obtenue dans un récipient classique de peintures et on l'entrepose pendant 10 semaines A la fin de cette période, on l'examine et on constate que sa viscosi- té n'a pratiquement subi aucune modification.
Entretemps;, la même peinture (à l'état frais) est soumise à l'essai de la "boite à soufflures" dans lequel on étend à la brosse la peinture sur un mince panneau de bois, on laisse sécher la pein- ture et le panneau est ensuite utilisé pour former une des parois d'un récipient analogue à une boîte,, d'autre part fermé et alimenté, intérieurement de vapeur. Le côté peint du panneau est à. l'extérieur et est exposé à l'atmosphère ambiante. Les résultats de l'essai montrent que le panneau peint est extrêmement résistant à la forma- tion de soufflures, même après huit jours d'exposition continue dans la "boîte à soufflures". -'
La présente invention procure des pigments perfectionnés convenant pour des compositions de peinture extérieure et intérieure.
Les pigments possèdent de meilleurescaractéristiques d'entreposage associées à de bonnes propriétés pigmentaires. Les peintures qui comprennent les nouveaux pigments de phosphate de plomb-silicate de plomb de la présente invention ont une meilleure résistance à la formation de soufflures dans des conditions qui y conduisent.
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Le procédé pour préparer ces pigments est simple et économique et les pigments obtenus, outre leurs autres avantages, peuvent être fabriqués et vendus à des prix moins élevés que les pigments possé- dant des propriétés comparables disponibles actuellement.
Bien que certains modes et détails de réalisation de la présente invention aient été décrits pour illustrer la présente invention, il est clair au'on peut y apporter de nombreux changements et de nombreuses modifications sans sortir de son cadre.
REVENDICATIONS
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-----¯¯-------------------- 1.- Pigment composite de phosphate de plomb-silicate de plomb, caractérisé en ce qu'il comprend du PbO, du P2O5 et du SiO2 en combinaison physico-chimique.
2. - Pigment composite de phosphate de plomb-silicate de plomb, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement en PbO, P2O5 et SiO2 en combinaison physico-chimique, en quantités respectives de 2 à 8 moles de PbO par mole de P2O5 et de 0,75 à 7,5 moles de SiO2 par mole de PbO.
3. - Composition de revêtement superficiel pigmentée, carac- térisée en ce qu'elle comprend un véhicule formant pellicule et un pigment composite de phosphate de plomb-silicate de plomb compre-
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nant du PbO, du P20 5 et du Si02 en combinaison physico-chirnique.
4.- Procédé pour préparer un pigment composite de phosphate de plomb-silicate de plomb., caractérisé en ce qu'on forme un magma de silice et de litharge, on agite le magma, et pendant l'agi- tation du magma, on y ajoute graduellement une solution d'un phosphate soluble et on déshydrate et on calcine ensuite la partie solide du magma.