Procédé de préparation de gels stables La présente invention a pour objet un procédé de préparation de gels stables, insolubles, destinés à être dispersés dans des compositions d'enduction, par exemple dans une composition d'enduction qui sera appliquée sur une surface, en utilisant des, outils tels que des brosses, rouleaux, etc.
Ces gels ont en général une résistance importante au cisaillement et une excellente stabilité de résis tance à la coagulation lorsqu'on utilise ces gels en combinaison avec des compositions d'enduction con nues. Une fois à l'état de combinaison, les particules du gel conservent leur identité individuelle sous for me de dispersion dans la composition jusqu'à l'en- duction finale appliquée à la surface désirée.
Lorsque les gels préparés par le procédé selon la présente invention sont inclus dans des composi tions d'enduction connues (matière de base) telles que des peintures, ces gels ne sont pas détruits par attaque chimique ou dissolution dans, la matière de base. En outre, la propriété des particules du gel de conserver leur identité distincte sous. forme de disper sion ou de suspension dans, la matière de base, n'est pas altérée par la durée de la ,période de repos. Les propriétés précédentes, et d'autres encore qui devien dront apparentes à la lecture du présent exposé, montrent l'excellente stabilité des particules du gel.
Durant l'application du mélange de gel dispersé dans la matière de base, à la surface sur laquelle ce mélange doit être appliqué, les particules de gel résistent aux effets des forces normales de cisaille ment. Donc, les particules ne vont pas se répandre ni former des striures dans la matière de base, mais elles gardent leur identité distincte dans l'enduit final. Cette propriété des gels est particulièrement impor tante dans les cas où le moyen classique d'applica tion, comme l'enduction à la brosse ou au rouleau, soumet la surface des particules à une contrainte de cisaillement relativement élevée.
On peut aisément incorporer les gels obtenus par le procédé selon l'invention, présentant des cou leurs uniques ou des couleurs multiples, dans toute composition d'enduction appropriée pour produire un effet monochrome ou polychrome selon une con figuration marbrée ou tachetée dans toute l'étendue de la matière de base lorsqu'on applique le mélange comme enduit d'une surface. La quantité du ou des gels à ajouter à la matière de base dépend de l'effet et de l'aspect désirés, et on peut faire varier cette quantité dans une large gamme de proportions.
En outre, bien que les dimensions des particules du gel soient grandement régies par le procédé mis en oeu- vre pour mélanger le gel à la matière de base, le genre de structure du gel et les degrés de gélification atteints ont également une influence sur la dimension particulaire. En ce qui concerne le procédé de mé lange, tout moyen habituel à la profession ;peut être appliqué.
Ce procédé est caractérisé en ce qu'on mélange une matière organique filmogène avec une substance colorante, en ce qu'on ajoute à ce mélange un sol vant de la matière filmogène, un agent apte à faire prendre le gel en présence du solvant, cet agent étant soluble dans le solvant, et un organo-polysiloxane liquide, ce dernier contenant de 1,1 à 2,5 radicaux hydrocarbonés par atome de silicium. Selon une forme particulière de préparation,
on produit un gel du type à l'huile (dans lequel le sol vant utilisé est organique) pour servir en mélange avec des compositions d'enduction connues, du type de la couleur à l'eau, telles que des peintures à l'eau (dans lesquelles le solvant est de l'eau). On mélange une substance colorante, par exemple de pigments, avec la matière filmogène, on ajoute ensuite au mé lange un ou des solvants organiques appropriés, un ou des agents aptes à faire prendre le gel et un poly- siloxane liquide. On laisse ensuite la composition résultante se gélifier.
Il est important d'effectuer avec soin le choix de l'agent apte à faire ,prendre le gel. L'agent doit appar tenir à un type apte à faire prendre le gel en pré sence du solvant utilisé. Par exemple, des solvants possédant une polarité élevée, tels que des alcools et des cétones alkyliques, exercent une action pepti- sante sur certains agents de gélification, tels que l'octoate d'aluminium, et ils empêchent donc la for mation du gel.
On a constaté qu'il est avantageux de diluer le polysiloxane liquide avec tout solvant approprié avant de l'ajouter au mélange. Comme diluants ap propriés, on peut citer la plupart des hydrocarbures aliphatiques ou aromatiques, des solvants chlorés, l'acétone et la méthyléthylcétone.
Selon une variante du présent procédé, on peut fabriquer un gel du type à l'eau pour servir dans les peintures et d'autres compositions d'enduction du type à l'huile, en mélangeant par exemple une subs tance colorante en fines particules à de l'eau, puis en ajoutant au mélange une matière filmogène solu ble dans l'eau, l'agent de gélification et une émulsion aqueuse de polysiloxane liquide,
par de.s procédés classiques d'incorporation par agitation.
La quantité de chaque ingrédient à ajouter dans les procédés précédemment exposés dépend large ment du résultat recherché et de considérations éco nomiques. Bien que la chaleur ne soit pas essentielle pour la fabrication du gel, l'application de cette cha leur aide à la formation du gel et réduit habituelle ment la quantité d'agent de gélification nécessaire. On peut également inclure dans le mélange des sicca tifs qui sont communément utilisés dans, la profession pour la préparation de compositions d'enduction, la quantité et le genre de siccatifs à utiliser dépendant du produit recherché.
Bien qu'on puisse utiliser de l'octoate de zinc comme agent favorisant la réenductibilité de la sur face à enduire, il vaut mieux en général éviter d'utili ser cet octoate de zinc en raison de la possibilité de la production de faibles quantités d'hydrogène dans le mélange du gel et de la composition @ d'enduction.
Les organo-polysiloxanes liquides portent, de préférence, des radicaux hydrocarbonés tels que les radicaux méthyle, phényle et vinyle, les radicaux étant présents dans le rapport de 1,1 à 2,5 radicaux hydrocarbonés par atome de silicium.
Des exemples de polysiloxanes sont le poly-di- méthylsiloxane et le poly-méthylphénylsiloxane. Les expressions huiles de silicones et résines de silicones sont d'un usage courant dans la profession pour re présenter ces polysiloxanes ;
ces produits, sont fabri qués à l'échelle industrielle par les Sociétés Dow- Corning Corporation et Général Electric Com pany . Alors qu'on a d'habitude considéré dans le ,passé les silicones comme n'étant pas appropriés pour ser vir à préparer des peintures et autres compositions similaires d'enduction, l'utilisation de silicones dans les nouveaux gels constitue une caractéristique re marquable de cette invention. Le silicone forme une barrière répulsive entourant les particules du gel.
Cette barrière évite que la surface des particules sé parées du gel soit enrobée et, par conséquent, mas quée par la composition d'enduction adjacente mal gré le fait que la réunion des deux constituants for mant la couche de finition finale fournit une pellicule complète et ininterrompue couvrant la surface sous- jacente.
Les matières organiques filmogènes que l'on peut utiliser ,pour fabriquer les gels sont des résines ou des huiles connues; parmi elles il y a des résines natu relles et des résines synthétiques, thermoplastiques et thermodurcissables, et des huiles réactives siccatives et semi-siccatives. Il existe un grand nombre de rési nes et d'huiles différentes appropriées pour la fabri cation de ces gels.
Comme résines thermodurcissables, c'est-à-dire des résines qui polymérisent ou se sèchent pour deve nir solides par application de la chaleur et/ou d'un catalyseur, on peut citer des résines à groupes poly esters, des résines du type alkyde, du type phéno- lique, du type mélamine, du type urée, du type ani- line-formaldéhyde, du type crésylique, etc., ainsi que leurs combinaisons.
Comme résines thermoplastiques, c'est-à-dire des résines dont la viscosité peut être notablement ré duite sous l'influence de la chaleur ou d'un solvant, on peut citer les résines du type styrène, du type acé tal, les résines acryliques, cellulosiques, d'indène et de coumarone, des polyterpènes, des polymères d'éthylène, des.
fluorocarbures, des polyuréthanes, des polyurées, des biurets, des polyamides, des poly- carbonates, des polymères de propylène, du caout chouc synthétique et des dérivés caoutchouteux, des polymères et copolymères vinyliques, ainsi que des mélanges des copolymères et des solutions des rési nes précitées.
Des exemples de résines naturelles sont du type caséine, damars, batou, des copals, des gommes ac- croïdes, de la gomme laque, de l'ambre, de la résine naturelle de pin ou de la colophane, des asphaltes, des cachous et des zéines.
Des exemples d'huiles siccatives sont l'huile de tung, l'huile d'oiticica, l'huile de lin, l'huile die pé- rilla, et de l'huile de ricin déshydratée, alors qu'on peut citer comme huiles semi-siccatives, l'huile de soja, de l'huile de hareng d'Amérique et d'autres huiles de poisson.
Comme solvants appropriés pour la fabrication de gels du type à l'huile on peut citer n'importe quel solvant organique mais, de préférence, les hy drocarbures aliphatiques et aromatiques.
Pour utiliser des substances colorantes pour co lorer les gels, il faut particulièrement tenir compte de la stabilité de la couleur dans le gel et de l'apti tude du colorant à se mélanger à la matière filmo- gène. Comme colorants, on peut donc utiliser des pigments, des colorants organiques ou minéraux.
Des métaux et alliages en paillettes ou en poudre fine sont particulièrement appropriés comme pig ments en raison de leurs propriétés chimiques ou effets anticorosifs. Des exemples de pigments ou de colorants sont le noir de carbone, le bleu d'outre mer, du minium, des jaunes de chrome, de l'oxyde de chrome, de la terre de Sienne brûlée, des pig ments organiques tels que le rouge de Para et le jaune de Hansa G, et des laques, alors que des exem ples<B>de</B> métaux et alliages sont l'aluminium, le cui vre, le nickel et le bronze. Dans le cas du bronze qui, on le sait,
s'oxyde facilement par exposition à l'atmo sphère ordinaire, l'action protectrice du polysiloxane permet d'éviter une telle oxydation.
Les agents de gélification pour le gel du type à l'huile peuvent être choisis parmi les savons métalli- ques, les argiles de bentonite, les huiles de ricin hy drogénées et leurs mélanges ; comme agents de géli- fication pour les gels du type à l'eau il y a des sels minéraux comme le carbonate de sodium, le borate de sodium et les chlorures de sodium, de potassium d'aluminium, de zinc, et d'ammonium ;
et des com posés organiques comme l'alphanaphtyl-résorcinol et le rouge Congo. L'agent choisi doit être soluble dans 1e solvant utilisé pour fabriquer le gel. Comme pré cédemment mentionné, l'agent choisi pour servir à préparer le gel est un agent qui fait prendre le gel en présence du solvant utilisé.
Les types et variétés de gel que l'on peut prépa rer selon le présent procédé sont excessivement nom breux. Pour la préparation des compositions d'en- duction on peut utiliser un ou plusieurs gels, en quantités dictées par l'effet recherché, pour produire des effets de marbrure ou de tachetures monochro mes ou polychromes, en tenant particulièrement compte de la stabilité du ou des gels dans la ma tière de base.
La quantité de gel à mélanger à la matière de base est habituellement comprise entre 1 % et 10 % en poids par rapport au produit final, bien que le pourcentage choisi puisse comprendre plusieurs gels de couleurs différentes.
Il a été constaté que certaines compositions d'en- duction, par exemple des peintures auxquelles on incorpore les gels, provoquent l'enrobage et le mas- quage des particules du gel par la composition lors de l'application à une surface, ce qui réduit et même détruit dans certains cas l'effet de marbrure et de tacheture du gel.
On croit que l'effet nuisible de ces compositions est dû au type et à la concentration des agents mouillants présents dans la composition. Bien que la plupart des compositions d'enduction convien nent au mélange avec des gels, il faut s'assurer que la composition d'enduction convient bien pour pro duire les résultats. recherchés, en particulier lorsque les agents mouillants présents dans la composition ont un degré élevé d'activité ou existent à une forte concentration.
<I>Exemple 1</I> On prépare un mélange comprenant les ingré dients cités ci-dessous en broyant tout d'abord les pigments dans la résine. Puis on ajoute les, solvants, les siccatifs, les agents de gélification et l'huile de silicone, tout en agitant, au mélange de résine et de pigments ; puis on applique de la chaleur au mélange au moyen d'un bain-marie pour favoriser la forma tion du gel.
EMI0003.0065
Parties
<tb> Ingrédients <SEP> en <SEP> poids
<tb> Résine <SEP> à <SEP> l'huile <SEP> <SEP> moyenne <SEP> <SEP> alkydephta lique <SEP> <B>......... <SEP> ..............</B> <SEP> 140,0
<tb> TiO2 <SEP> <B>...................... <SEP> .....</B> <SEP> 22,0
<tb> CaCOs<B>...................</B> <SEP> .<B>........</B> <SEP> 43,0
<tb> Toluène <SEP> .......................... <SEP> 25,0
<tb> Essences <SEP> minérales <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 61,5
<tb> Octoate <SEP> d'aluminium <SEP> (agent <SEP> de <SEP> réglage <SEP> du
<tb> gel) <SEP> <B>.............. <SEP> <SEP> <SEP> ..... <SEP> * <SEP> .
<SEP> * <SEP> * <SEP> ' <SEP> '</B> <SEP> 5,0
<tb> Naphténate <SEP> de <SEP> cobalt <SEP> (contenant <SEP> 6'% <SEP> de
<tb> métal) <SEP> <B>...... <SEP> ..........</B> <SEP> 0,8
<tb> Naphténate <SEP> de <SEP> zirconium <SEP> (contenant <SEP> 6 <SEP> 0/0
<tb> de <SEP> métal) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,8
<tb> Naphténate <SEP> de <SEP> ,plomb <SEP> (contenant <SEP> 24 <SEP> 1% <SEP> -de
<tb> métal) <SEP> ........................ <SEP> 1,5
<tb> Polydiméthyl <SEP> - <SEP> siloxane <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> <B>...</B> <SEP> 6,5 On ajoute 10 parties du gel coloré précédent à 90 parties d'une peinture noire d'acétate de poly vinyle en incorporant le gel de façon à provoquer la rupture de ce gel en petites particules soigneuse ment dispersées et mises en suspension dans la peinture.
Le mélange résultant est appliqué à une surface plate de bois et on laisse sécher. Une fois sèches, les particules colorées en blanc du gel se présentent net tement et montrent une identité de couleur distincte, la surface de ces particules n'étant nullement influen cée par la base noire servant de fond.
<I>Exemple 2</I> On prépare un gel comme dans l'exemple 1 avec la différence que le mélange est constitué des ingré dients suivants
EMI0003.0075
Parties
<tb> Ingrédients <SEP> en <SEP> poids
<tb> Résine <SEP> à <SEP> l'huile <SEP> <SEP> moyenne <SEP> <SEP> alkydephta lique <SEP> <B>................... <SEP> ......</B> <SEP> 140,0
<tb> TiO2 <SEP> ............................ <SEP> 20,0
<tb> Bleu <SEP> de <SEP> phtalocyanine <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1,0
<tb> CaC03.<B>...........................</B> <SEP> 44,0
<tb> Toluène <SEP> .......................... <SEP> 25,0
<tb> Essences <SEP> minérales <SEP> <B>.......</B> <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> 61,5
<tb> Octoate <SEP> d'aluminium <SEP> (agent <SEP> de <SEP> réglage
<tb> du <SEP> gel) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 5,0
EMI0004.0001
Naphténate <SEP> de <SEP> cobalt <SEP> (contenant <SEP> 6 <SEP> % <SEP> de
<tb> métal) <SEP> ........................ <SEP> 0,8
<tb> Naphténate <SEP> de <SEP> zirconium <SEP> (contenant <SEP> 6 <SEP> 0/0
<tb> de <SEP> métal) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>.......</B> <SEP> 0,8
<tb> Naphténate <SEP> de <SEP> plomb <SEP> (contenant <SEP> 24 <SEP> % <SEP> de
<tb> métal) <SEP> <B>...... <SEP> .......
<SEP> ......</B> <SEP> 1,5
<tb> Polyméthyl-phényl-siloxane <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 6,5 On ajoute 10 ,parties du gel coloré précédent à 90 parties d'une peinture blanche normale d'acétate de polyvinyle en suivant le mode opératoire indiqué à l'exemple 1.
Lorsqu'on applique le mélange par des procédés d'enduction à la brosse, au pistolet ou au rouleau, on obtient des surfaces constituées d'un fond blanc dans lequel sont dispersées au hasard et nettement définies des particules de gel de couleur bleu vert, chaque particule colorée étant nettement définie, séparée l'une de l'autre et ne présentant au cun signe d'enveloppement de sa surface par la pein ture blanche de base.
A part la couleur, l'effet est similaire à celui obtenu dans l'exemple 1, même en faisant appel à chacun des trois procédés d'enduction ou d'application. <I>Exemple 3</I> On fabrique de la manière suivante un gel à base aqueuse contenant, en parties en poids, 30 parties d'alcool polyvinylique hydrolysé à 80,%, 20 parties de TiO,, 30 parties d'argile,
70 parties d'eau et 10 parties d'un silicone émulsionné contenant 30% de matières solides.
On broie les pigments dans l'eau puis on intro duit par simple agitation la matière résineuse et l'émulsion de silicone. On chauffe le tout entre 700 C et 1000 C jusqu'à ce que le gel prenne la structure appropriée.
Après refroidissement, on ajoute 10 paities du gel coloré précédent à 90 parties d'une peinture verte comportant une résine alkyde modifiée par une tech nique usuelle de mélange qui provoque la rupture du gel en petites particules intimement dispersées et mises en suspension sous forme de particules colo rées individuelles dans la peinture de base.
On applique le mélange résultant sur une surface plane de bois et on laisse sécher. Une fois, sèches, les particules de couleur blanche se présentent nette ment et gardent leur identité distincte de couleur, leur surface exposée n'étant nullement affectée par le fond de peinture grise.
<I>Exemple 4</I> On suit le mode opératoire de l'exemple 1 pour préparer un gel ayant la composition suivante
EMI0004.0046
Parties
<tb> Ingrédients <SEP> en <SEP> poids
<tb> Résine <SEP> à <SEP> l'huile <SEP> <SEP> moyenne <SEP> <SEP> alkydephta lique <SEP> .......................... <SEP> 140,0
<tb> T'02 <SEP> <B>............... <SEP> ............</B> <SEP> 22,0
<tb> CaCO3 <SEP> .......................... <SEP> 43,0
EMI0004.0047
Hydrocarbure <SEP> aromatique <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 21,5
<tb> Hydrocarbure <SEP> aliphatique <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> _ <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 61,5
<tb> Octoate <SEP> d'aluminium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 5,0
<tb> Naphténate <SEP> de <SEP> cobalt <SEP> (contenant <SEP> 6 <SEP> % <SEP> de
<tb> métal) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> _ <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,8
<tb> Naphténate <SEP> de <SEP> zirconium <SEP> (contenant <SEP> 6 <SEP> %
<tb> de <SEP> métal) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,8
<tb> Naphténate <SEP> de <SEP> plomb <SEP> (contenant <SEP> 24'% <SEP> de
<tb> métal) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .
<SEP> <B>......</B> <SEP> 1,5
<tb> Polydiméthyl-siloxane <SEP> . <SEP> .... <SEP> ........... <SEP> 10,0 On obtient des résultats comparables lorsqu'on utilise le gel comme dans l'exemple 1.
Process for preparing stable gels The subject of the present invention is a process for preparing stable, insoluble gels intended to be dispersed in coating compositions, for example in a coating composition which will be applied to a surface, using tools such as brushes, rollers, etc.
These gels generally have high shear strength and excellent coagulation resistance stability when used in combination with known coating compositions. Once in combination, the gel particles retain their individual identity as a dispersion in the composition until the final coating is applied to the desired surface.
When the gels prepared by the process according to the present invention are included in known coating compositions (base material) such as paints, these gels are not destroyed by chemical attack or dissolution in the base material. In addition, the property of the gel particles to retain their distinct identity under. form of dispersion or suspension in the base material is not altered by the length of the rest period. The foregoing properties, and others which will become apparent upon reading the present disclosure, show the excellent stability of the particles of the gel.
During the application of the gel mixture dispersed in the base material, to the surface to which this mixture is to be applied, the gel particles resist the effects of normal shear forces. Therefore, the particles will not spread or form streaks in the base material, but they keep their distinct identity in the final coating. This property of gels is particularly important in cases where the conventional means of application, such as brush or roller coating, subjects the surface of the particles to a relatively high shear stress.
The gels obtained by the process according to the invention, exhibiting unique colors or multiple colors, can easily be incorporated into any coating composition suitable for producing a monochrome or polychrome effect in a mottled or speckled configuration throughout. extent of base material when applying the mixture as a coating to a surface. The amount of the gel (s) to be added to the base material will depend on the desired effect and appearance, and this amount can be varied over a wide range of proportions.
Further, although the particle sizes of the gel are largely governed by the process used to mix the gel with the base material, the type of gel structure and the degrees of gelation achieved also have an influence on the gel size. particle size. As regards the mixing process, any means customary to the profession can be applied.
This process is characterized in that a film-forming organic material is mixed with a coloring substance, in that a sol is added to this mixture which provides film-forming material, an agent capable of setting the gel in the presence of the solvent, this agent being soluble in the solvent, and a liquid organopolysiloxane, the latter containing from 1.1 to 2.5 hydrocarbon radicals per silicon atom. According to a particular form of preparation,
an oil-type gel (in which the solvent used is organic) is produced for use in admixture with known coating compositions, of the water-color type, such as water-based paints (in which the solvent is water). A coloring substance, for example pigments, is mixed with the film-forming material, then one or more suitable organic solvent or solvents, one or more gel-setting agent or agents and a liquid poly-siloxane are added to the mixture. The resulting composition is then allowed to gel.
It is important to carefully choose the right agent to take the gel. The agent should be of a type capable of setting the gel in the presence of the solvent used. For example, solvents with high polarity, such as alcohols and alkyl ketones, exert a peptizing action on certain gelling agents, such as aluminum octoate, and therefore prevent gel formation.
It has been found that it is advantageous to dilute the liquid polysiloxane with any suitable solvent before adding it to the mixture. As suitable diluents, there may be mentioned most aliphatic or aromatic hydrocarbons, chlorinated solvents, acetone and methyl ethyl ketone.
According to a variation of the present process, a water-type gel can be made for use in paints and other oil-type coating compositions, for example by mixing a fine particulate coloring substance with it. water, then adding to the mixture a water-soluble film-forming material, the gelling agent and an aqueous emulsion of liquid polysiloxane,
by conventional methods of incorporation by agitation.
The amount of each ingredient to be added in the processes described above depends largely on the desired result and on economic considerations. Although heat is not essential for the manufacture of the gel, the application of this heat aids in the formation of the gel and usually reduces the amount of gelling agent required. It is also possible to include in the mixture the driers which are commonly used in the profession for the preparation of coating compositions, the amount and kind of driers to be used depending on the desired product.
Although zinc octoate can be used as an agent for promoting the re-coating of the surface to be coated, it is generally better to avoid using this zinc octoate because of the possibility of the production of small amounts of zinc. hydrogen in the mixture of gel and coating composition.
Liquid organopolysiloxanes preferably bear hydrocarbon radicals such as methyl, phenyl and vinyl radicals, the radicals being present in the ratio of 1.1 to 2.5 hydrocarbon radicals per silicon atom.
Examples of polysiloxanes are poly-dimethylsiloxane and poly-methylphenylsiloxane. The expressions silicone oils and silicone resins are in common use in the profession to represent these polysiloxanes;
these products are manufactured on an industrial scale by the companies Dow-Corning Corporation and General Electric Company. While silicones have usually been considered in the past to be unsuitable for use in preparing paints and other similar coating compositions, the use of silicones in newer gels is a notable feature. of this invention. The silicone forms a repellent barrier surrounding the gel particles.
This barrier prevents the surface of the particles separated from the gel from being coated and therefore obscured by the adjacent coating composition despite the fact that the union of the two components forming the final topcoat provides a complete film and unbroken covering the underlying surface.
The film-forming organic materials which can be used to manufacture the gels are known resins or oils; among them there are natural resins and synthetic, thermoplastic and thermosetting resins, and reactive drying and semi-drying oils. There are a large number of different resins and oils suitable for the manufacture of these gels.
As thermosetting resins, that is to say resins which polymerize or dry to become solid by application of heat and / or of a catalyst, there may be mentioned resins containing poly ester groups, resins of the alkyd type. , phenolic type, melamine type, urea type, aniline-formaldehyde type, cresyl type, etc., as well as combinations thereof.
As thermoplastic resins, that is to say resins whose viscosity can be significantly reduced under the influence of heat or of a solvent, there may be mentioned resins of the styrene type, of the acetal type, resins. acrylics, cellulosics, indene and coumarone, polyterpenes, ethylene polymers,.
fluorocarbons, polyurethanes, polyureas, biurets, polyamides, polycarbonates, propylene polymers, synthetic rubber and rubber derivatives, vinyl polymers and copolymers, as well as mixtures of copolymers and solutions of resins. the aforementioned.
Examples of natural resins are of the casein, damars, batou, copals, acrid gums, shellac, amber, natural pine resin or rosin, asphalts, cashews and zeins.
Examples of drying oils are tung oil, ilicica oil, linseed oil, die perilla oil, and dehydrated castor oil, while we can cite as semi-drying oils, soybean oil, American herring oil and other fish oils.
As suitable solvents for the manufacture of gels of the oil type, any organic solvent may be mentioned, but preferably aliphatic and aromatic hydrocarbons.
In using coloring substances to color gels, particular consideration should be given to the stability of the color in the gel and the ability of the dye to mix with the film-forming material. As dyes, it is therefore possible to use pigments, organic or inorganic dyes.
Metals and alloys in flakes or fine powder are particularly suitable as pigments because of their chemical properties or anticorrosive effects. Examples of pigments or dyes are carbon black, overseas blue, minium, chromium yellows, chromium oxide, burnt sienna, organic pigments such as red of Para and yellow from Hansa G, and lacquers, while examples of <B> </B> metals and alloys are aluminum, copper, nickel and bronze. In the case of bronze which, as we know,
oxidizes easily on exposure to the ordinary atmosphere, the protective action of the polysiloxane makes it possible to avoid such oxidation.
The gelling agents for the oil type gel can be selected from metallic soaps, bentonite clays, hydrogenated castor oils and mixtures thereof; as gelling agents for water-type gels there are mineral salts such as sodium carbonate, sodium borate, and sodium, potassium aluminum, zinc, and ammonium chlorides ;
and organic compounds such as alphanaphthyl-resorcinol and Congo red. The agent chosen should be soluble in the solvent used to make the gel. As previously mentioned, the agent chosen to serve to prepare the gel is an agent which sets the gel in the presence of the solvent used.
The types and varieties of gel which can be prepared according to the present process are exceedingly numerous. For the preparation of the coating compositions, one or more gels may be used, in amounts dictated by the desired effect, to produce monochromatic or polychrome mottling or speckling effects, with particular regard being given to the stability of the or gels in the base material.
The amount of gel to be mixed with the base material is usually between 1% and 10% by weight based on the final product, although the percentage chosen may include several gels of different colors.
It has been found that certain coating compositions, for example paints in which gels are incorporated, cause the particles of the gel to be coated and masked by the composition upon application to a surface, thereby causing the gel particles to be coated and masked by the composition. reduces and in some cases even destroys the marbling and speckling effect of the gel.
It is believed that the detrimental effect of these compositions is due to the type and concentration of wetting agents present in the composition. Although most coating compositions are suitable for mixing with gels, care must be taken to ensure that the coating composition is suitable to produce the results. desired, in particular when the wetting agents present in the composition have a high degree of activity or exist in a high concentration.
<I> Example 1 </I> A mixture comprising the ingredients mentioned below is prepared by firstly grinding the pigments in the resin. Then, the solvents, the driers, the gelling agents and the silicone oil are added, while stirring, to the mixture of resin and pigments; then heat is applied to the mixture by means of a water bath to promote gel formation.
EMI0003.0065
Parts
<tb> Ingredients <SEP> in <SEP> weight
<tb> Resin <SEP> to <SEP> oil <SEP> <SEP> medium <SEP> <SEP> alkydephthalic <SEP> <B> ......... <SEP> ... ........... </B> <SEP> 140.0
<tb> TiO2 <SEP> <B> ...................... <SEP> ..... </B> <SEP> 22.0
<tb> CaCOs <B> ................... </B> <SEP>. <B> ........ </B> < SEP> 43.0
<tb> Toluene <SEP> .......................... <SEP> 25.0
<tb> <SEP> mineral spirits <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 61.5
<tb> Octoate <SEP> of aluminum <SEP> (agent <SEP> of <SEP> setting <SEP> of
<tb> gel) <SEP> <B> .............. <SEP> <SEP> <SEP> ..... <SEP> * <SEP>.
<SEP> * <SEP> * <SEP> '<SEP>' </B> <SEP> 5.0
<tb> Naphthenate <SEP> of <SEP> cobalt <SEP> (containing <SEP> 6 '% <SEP> of
<tb> metal) <SEP> <B> ...... <SEP> .......... </B> <SEP> 0.8
<tb> Zirconium <SEP> naphthenate <SEP> <SEP> (containing <SEP> 6 <SEP> 0/0
<tb> of <SEP> metal) <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 0.8
<tb> Naphthenate <SEP> from <SEP>, lead <SEP> (containing <SEP> 24 <SEP> 1% <SEP> -de
<tb> metal) <SEP> ........................ <SEP> 1.5
<tb> Polydimethyl <SEP> - <SEP> siloxane <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>.
<SEP> <B> ... </B> <SEP> 6,5 10 parts of the previous colored gel are added to 90 parts of a black polyvinyl acetate paint, incorporating the gel so as to cause the breaking this gel into small particles carefully dispersed and suspended in the paint.
The resulting mixture is applied to a flat wood surface and allowed to dry. When dry, the white colored particles of the gel appear distinctly and show a distinct color identity, the surface of these particles not being influenced by the black base serving as a background.
<I> Example 2 </I> A gel is prepared as in Example 1 with the difference that the mixture consists of the following ingredients
EMI0003.0075
Parts
<tb> Ingredients <SEP> in <SEP> weight
<tb> Resin <SEP> to <SEP> oil <SEP> <SEP> medium <SEP> <SEP> alkydephthalic <SEP> <B> ............... .... <SEP> ...... </B> <SEP> 140.0
<tb> TiO2 <SEP> ............................ <SEP> 20.0
<tb> Blue <SEP> of <SEP> phthalocyanine <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 1.0
<tb> CaC03. <B> ........................... </B> <SEP> 44.0
<tb> Toluene <SEP> .......................... <SEP> 25.0
<tb> <SEP> mineral spirits <SEP> <B> ....... </B> <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>.
<SEP> 61.5
<tb> Octoate <SEP> of aluminum <SEP> (agent <SEP> of <SEP> setting
<tb> of the <SEP> freeze) <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 5.0
EMI0004.0001
Naphthenate <SEP> of <SEP> cobalt <SEP> (containing <SEP> 6 <SEP>% <SEP> of
<tb> metal) <SEP> ........................ <SEP> 0.8
<tb> Zirconium <SEP> naphthenate <SEP> <SEP> (containing <SEP> 6 <SEP> 0/0
<tb> of <SEP> metal) <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> <B> ....... </B> <SEP> 0.8
<tb> Naphthenate <SEP> of <SEP> lead <SEP> (containing <SEP> 24 <SEP>% <SEP> of
<tb> metal) <SEP> <B> ...... <SEP> .......
<SEP> ...... </B> <SEP> 1.5
<tb> Polymethyl-phenyl-siloxane <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 6.5 10. Parts of the above colored gel are added to 90 parts of a normal white polyvinyl acetate paint following the procedure given in Example 1.
When the mixture is applied by brush, spray or roller coating processes, surfaces are obtained consisting of a white background in which are randomly dispersed and clearly defined gel particles of blue green color, each colored particle being clearly defined, separated from one another and showing no sign of envelopment of its surface by the basic white paint.
Apart from the color, the effect is similar to that obtained in Example 1, even using each of the three coating or application methods. <I> Example 3 </I> An aqueous-based gel containing, in parts by weight, 30 parts of 80% hydrolyzed polyvinyl alcohol, 20 parts of TiO, 30 parts of clay, is produced in the following manner. ,
70 parts of water and 10 parts of an emulsified silicone containing 30% solids.
The pigments are ground in water and then the resinous material and the silicone emulsion are introduced by simple agitation. The whole is heated between 700 C and 1000 C until the gel takes the appropriate structure.
After cooling, 10 parts of the previous colored gel are added to 90 parts of a green paint comprising an alkyd resin modified by a usual mixing technique which causes the gel to break up into small particles intimately dispersed and suspended in the form of particles. individual colors in the base paint.
The resulting mixture is applied to a flat wooden surface and allowed to dry. Once dry, the white colored particles present themselves distinctly and retain their distinct color identity, their exposed surface unaffected by the gray paint background.
<I> Example 4 </I> The procedure of Example 1 is followed to prepare a gel having the following composition
EMI0004.0046
Parts
<tb> Ingredients <SEP> in <SEP> weight
<tb> Resin <SEP> to <SEP> oil <SEP> <SEP> medium <SEP> <SEP> alkydephthalic <SEP> .................. ........ <SEP> 140.0
<tb> T'02 <SEP> <B> ............... <SEP> ............ </B> <SEP> 22 , 0
<tb> CaCO3 <SEP> .......................... <SEP> 43.0
EMI0004.0047
Aromatic <SEP> hydrocarbon <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 21.5
<tb> Hydrocarbon <SEP> aliphatic <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> _ <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 61.5
<tb> Octoate <SEP> of aluminum <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>.
<SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 5.0
<tb> Naphthenate <SEP> of <SEP> cobalt <SEP> (containing <SEP> 6 <SEP>% <SEP> of
<tb> metal) <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> _ <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 0.8
<tb> Zirconium <SEP> Naphthenate <SEP> <SEP> (containing <SEP> 6 <SEP>%
<tb> of <SEP> metal) <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 0.8
<tb> Naphthenate <SEP> of <SEP> lead <SEP> (containing <SEP> 24 '% <SEP> of
<tb> metal) <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>.
<SEP> <B> ...... </B> <SEP> 1.5
<tb> Polydimethyl-siloxane <SEP>. <SEP> .... <SEP> ........... <SEP> 10.0 Comparable results are obtained when using the gel as in Example 1.