La présente invention concerne des poudres redispersables dans l'eau de polymères filmogènes préparés à partir de monomères à insaturation éthylénique.

On connaît déjà des poudres redispersables qui sont obtenues par pulvérisation - séchage de dispersions de polymères filmogènes acryliques, notamment de dispersions de polymères d'esters vinyliques. Pour parvenir à obtenir des poudres ne s'agglomérant pas au cours du stockage sous l'effet de la pression et de la température et convenablement redispersables dans l'eau, on a coutume de leur adjoindre des quantités relativement importantes de substances inertes et de colloïdes protecteurs :

Les polymères filmogènes préparés à partir de monomères à insaturation éthylénique sont utilisés fréquemment comme adjuvants dans les compositions de liants minéraux hydrauliques pour en améliorer la mise en oeuvre et les propriétés après durcissement telles que l'adhésion sur divers substrats, l'étanchéité, la souplesse, les propriétés mécaniques. Les poudres redispersables présentent l'avantage par rapport aux dispersions aqueuses de pouvoir être pré-mélarrgées avec le ciment sous forme de compositions pulvérulentes prêtes à l'emploi utilisables par exemple pour la fabrication de mortiers et bétons destinés à être accrochés sur des matériaux de construction, ou pour la fabrication de mortiers-colles ou pour la réalisation d'enduits de protection et de décoration à l'intérieur ou à l'extérieur des bâtiments.

On constate cependant une diminution de l'adhérence des revêtements durcis après immersion en milieu humide.

Pour empêcher l'agglomération des poudres redispersables de polymères sans nuire à l'adhésivité, il a été proposé d'ajouter aux dispersions, avant la pulvérisation, des produits de condensation mélamine-formaldéhyde-sulfonate (US-A-3784648) ou naphtalène-formaldéhyde-sulfonate (DE-A-3143070) et/ou des copolymères vinylpyrrolidone-acétate de vinyle (EP-78449).

Le brevet français FR-A 2 245 723 vise une préparation séchée par congélation, stable et dispersable dans l'eau contenant une poudre d'un latex de polymère et un agent dispersant hydrosoluble qui est un saccharide.

Le but de la présente invention est de proposer une composition pulvérulente redispersable totalement ou presque totalement dans l'eau, qui soit à base d'un

polymère filmogène préparé à partir de monomères à insaturation éthylénique, de préférence par le procédé de polymérisation en émulsion.

Un autre but de la présente invention est de proposer une poudre redispersable du type ci-dessus qui soit stable au stockage sans agglomération.

Un autre but de la présente invention est de proposer une poudre redispersable du type ci-dessus qui, sous forme de poudre ou après éventuelle redispersion dans l'eau sous forme de pseudo latex, soit utilisable dans tous les domaines d'application des latex pour réaliser des revêtement (notamment peintures.composition de couchage du papier) ou des compositions adhèsives (notamment adhésifs sensibles à la pression, colles carrelage).

Un autre but de la présente invention est de proposer une poudre redispersable du type ci-dessus (ou le pseudo-latex en découlant) plus particulièrement en vue de son utilisation comme additifs à des liants hydrauliques du type mortiers ou bétons et procurant à ces liants une adhérence améliorée après immersion en milieu humide.

Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé de préparation des poudres de type ci-dessus à partir de latex filmogène de polymère préparé par polymérisation en émulsion aqueuse.

Ces buts et d'autres sont atteints par la présente invention qui concerne en effet une composition pulvérulente redispersable dans l'eau et comportant :

a) 100 parties d'une poudre de polymère filmogène insoluble dans l'eau et préparé à partir de monomères à insaturation éthylénique,

b) 0,5 à 30, de préférence 5 à 20 parties d'au moins un saccharide,

c) 0,1 à 10, de préférence 0,5 à 5 parties d'au moins un additif choisi parmi un composé ionique alkylaromatique et un polyvinylpyrrolodone (PVP).

Le polymère filmogène insoluble dans l'eau est préparé à partir de monomères à insaturation éthylénique, notamment de type vinylique et ou acrylate.

Les polymères filmogènes insolubles dans l'eau sont de préférence des homopolymères et copolymères acétate de vinyle, styrène/butadiène, styrène/acrylate, acrylate et styrène/butadiène/acrylate.

Les polymères filmogènes ont de préférence une température de transition vitreuse comprise entre environ -20°C et +50°C, de préférence entre 0°C et 40°C. Ces polymères peuvent être préparés de manière connue en soi par polymérisation en émulsion de monomères à insaturation éthylénique à l'aide d'amorceurs de polymérisation et en présence d'agents émulsifiants et ou dispersants usuels. La teneur en polymère en émulsion se situe généralement entre 30 et 70% en poids, plus spécifiquement entre 35 et 65% en poids.

A titre de monomères, on peut citer les esters vinyliques et plus particulièrement l'acétate de vinyle ; les acrylates et méthacrylates d'alkyle dont le groupe alkyle contient de 1 à 10 atomes de carbone par exemple les acrylates et méthacrylates de méthyle, éthyle, n-butyle, 2-éthylhexyle ; les monomères vinylaromatiques en particulier le styrène. Ces monomères peuvent être copolymérisés entre eux ou avec d'autres monomères à insaturation éthylénique.

A titre d'exemples non limitatifs de monomères copolymérisables avec l'acétate de vinyle et/ou les esters acryliques et ou le styrène on peut citer l'éthylène et les oléfines comme l'isobutène ; les esters vinyliques d'acides monocarboxyiiques saturés, ramifiés ou non, ayant de 1 à 12 atomes de carbone, comme le propionate, le "versatate" (marque déposée pour les esters d'acides ramifiés en Cg-C-| 1), le pivalate, le laurate de vinyle ; les esters d'acides insaturés mono- ou di-carboxyliques possédant 3 à 6 atomes de carbone avec les alcanols possédant 1 à 10 atomes de carbone, comme les maléates, fumarates de méthyle, d'éthyle, de butyle, d'éthylhexyle ; les monomères vinylaromatiques tels que les méthylstyrènes, les vinyltoluènes ; les halogénures de vinyle tels que le chlorure de vinyle, le chlorure de vinylidène, les diolefines particulièrement le butadiène.

La polymérisation en émulsion des monomères est mise en oeuvre en présence d'un émulsifiant et d'un initiateur de polymérisation.

Les monomères mis en oeuvre peuvent être introduits en mélange ou séparément et simultanément dans le milieu réactionnel, soit avant le début de la poyméhsation en une seule fois, soit au cours de la polymérisation par fractions successives ou en continu.

En tant qu'agent émulsifiant, on met en oeuvre généralement les agents anioniques classiques représentés notamment par les sels d'acides gras, les alkylsulfates, les alkylsulfonates, les alkylarylsulfates, les alkylarylsulfonates, les arylsulfates, les arylsulfonates, les sulfosuccinates, les alkylphosphates de métaux alcalins, les sels de l'acide abiétique hydrogénés ou non. Ils sont employés à raison de 0,01 à 5% en poids par rapport au poids total des monomères.

Selon une variante préférée de l'invention, la polymérisation est mise en oeuvre avec un tensio-actif anionique identique au composé ionique c) suivant une quantité adaptée, de manière à se retrouver dans la composition pulvérulente redispersable selon l'invention. Le composé ionique c) peut être également ajouté en post polymérisation et cumulé éventuellement avec les tensio-actifs de la polymérisation en émulsion.

L'initiateur de polymérisation en émulsion, qui est hydrosoluble, est représenté plus particulièrement par les hydroperoxydes tels que l'eau oxygénée, l'hydroperoxyde de cumène, l'hydroperoxyde de diisopropylbenzène, l'hydroperoxyde de paramenthane, et par les persulfates tels que le persulfate de sodium, le persulfate de potassium, le persulfate d'ammonium. Il est employé en quantités comprises entre 0,05 et 2% en poids par rapport au total des monomères. Ces initiateurs sont éventuellement associés a un réducteur, tel que le bisulfite ou le formaldéhydesulfoxylate de sodium, les polyéthylèneamines, les sucres . dextrose, saccharose, les sels métalliques. Les quantités de réducteur utilisés varient de 0 à 3% en poids par rapport au poids total des monomères.

La température de réaction, fonction de l'initiateur mis en oeuvre, est généralement comprise entre 0 et 100°C, et de préférence, entre 30 et 70°C. On peut utiliser un agent de transfert dans des proportions allant de 0 à 3% en poids par rapport au(x) monomere(s), généralement choisi parmi les mercaptans tels que le N-dodécylmercaptan, le tertiododécylmercaptan , le cyclohexene , les hydrocarbures halogènes tels que le chloroforme, le bromoforme, le tétrachlorure de carbone. Il permet de régler la proportion de polymère greffé et la longueur des chaînes moléculaires greffées. Il est ajouté au milieu reactionnel soit avant la polymérisation, soit en cours de polymérisation.

La composition pulvérulente selon l'invention comprend également de 0,5 à 30, de préférence 5 à 20 parties en poids d'au moins un saccharide b) pour 100 parties de poudre de polymère filmogène. Ce saccharide est de préférence partiellement hydrosoluble et peut être en particulier du glucose, fructose, galactose, dextrose, arabinose, sucrose, mannose et lactose. Ces sacchandes présentent de préférence un point de fusion supérieur à 100°C et une solubilité comprise entre 50 et 500 g/l.

Le lactose, le galactose et le mannose sont les sacchandes préférés car ils présentent un point de fusion supérieur à 100°C.

La composition pulvérulente selon l'invention comprend en outre de 0,1 à 10, de préférence de 0,5 à 5 parties en poids d'au moins un additif choisi parmi un composé

ionique alkylaromatique c) ou d'un polyvinylpyrrolidone. Dans le cas où il s'agit d'un composé ionique alkylaromatique, ce dernier est de préférence choisi parmi les alkylarylsulfates, les alkylarylsulfonates, les lignosulfonates, de masse moléculaire inférieure à 20 000, de préférence 10 000. Le dodécylbenzène sulfonate de sodium est un des composés ioniques c) préférés.

Selon une variante de l'invention, la composition pulvérulente selon l'invention comprend de 0,2 à 20, de préférence 1 à 10 parties en poids d'au moins un tensio-actif non-ionique d).

Parmi les tensio-actifs non-ioniques d) qui peuvent être utilisés lors de la polymérisation ou en post-polymérisation, on peut citer à titre non limitatif :

- les alcools gras éthoxylés ou éthoxy-proproxylés, - les triglycérides éthoxylés ou éthoxy-proproxylés,

- les acides gras éthoxylés ou éthoxy-proproxylés,

- les esters de sorbitan éthoxylés ou éthoxy-proproxylés,

- les aminés grasses éthoxylées ou éthoxy-proproxylées,

- les di(phényl-1 éthyl) phénols éthoxylés ou éthoxy-proproxylés, - les tri(phényl-1 éthyl) phénols éthoxylés ou éthoxy-proproxylés,

- les alkylphénols éthoxylés ou éthoxy-proproxylés.

Le nombre de motifs oxyéthylène (OE) et/ou oxypropylène (OP) de ces tensio- actifs non-ioniques varie habituellement de 2 à 100 selon le HLB (balance hydrophilie/lipophilie) souhaité.

De préférence le nombre de motifs OE et/ou OP se situe entre 2 et 50. Les alcools gras éthoxylés ou éthoxy-proproxylés ont généralement de 6 à 22 atomes de carbone, les motifs OE et OP étant exclus de ces nombres, et sont de préférence éthoxylés. Les triglycérides éthoxylés ou éthoxy-proproxylés peuvent être des triglycérides d'origine végétale ou animale (tels que le saindoux, le suif, l'huile d'arachide, l'huile de beurre, l'huile de graine de coton, l'huile de lin, l'huide d'olive, l'huile de palme, l'huile de pépins de raisin, l'huile de poisson, l'huile de soja, l'huile de ricin, l'huile de colza, l'huile de coprah, l'huile de noix de coco), et sont de préférence éthoxylés. Les acides gras éthoxylés ou éthoxy-proproxylés sont des esters d'acides gras

(tels que par exemple l'acide oléique, l'aide stéarique) et sont de préférence éthoxylés.

Les esters de sorbitan éthoxylés ou éthoxy-proproxylés sont des esters de sorbitol cyclisé d'acides gras de Cι ₀ à C ₂ o comme l'acide laurique, l'acide stéarique ou l'acide oléique, et sont de préférence éthoxylés.

Le terme triglycéride éthoxylé vise dans la présente invention, aussi bien les produits obtenus par éthoxylation d'un triglycéride par l'oxyde d'éthyiène que ceux obtenus par transestérification d'un triglycéride par un polyéthylèneglycol.

De même le terme acide gras éthoxylé inclut aussi bien les produits obtenus par éthoxylation d'un acide gras par l'oxyde d'éthyiène que ceux obtenus par estérification d'un acide gras par un polyéthylèneglycol.

Les aminés grasses éthoxylées ou éthoxy-proproxylées ont généralement de 10 à 22 atomes de carbone, les motifs OE et OP étant exclus de ces nombres, et sont de préférence éthoxylées.

Les alkylphénols éthoxylés ou éthoxy-proproxylés ont généralement 1 ou 2 groupes alkyles, linéaires ou ramifiés, ayant 4 à 12 atomes de carbone, notamment octyles, nonyles ou dodécyles.

A titre d'exemples de tensio-actifs non-ioniques du groupe des alkylphénols éthoxy ou éthoxy-proproxylés, des di(phényl-1 éthyDphénols éthoxylés et des tri(phényl-1 éthyDphénols éthoxy ou éthoxy-propoxylés , on peut citer :

- le di(phényl-1 éthyOphénol éthoxylé avec 5 motifs OE, - le di(phényl-1 éthyDphénol éthoxylé avec 10 motifs OE,

- le tri(phényl-1 éthyDphénol éthoxylé avec 16 motifs OE,

- le tri(phényl-1 éthyDphénol éthoxylé avec 20 motifs OE,

- le tri(phényl-1 éthyDphénol éthoxylé avec 25 motifs OE,

- le tri(phényl-1 éthyDphénol éthoxylé avec 40 motifs OE, - les tri(phényl-1 éthyDphénols éthoxy-propoxylés avec 25 motifs OE + OP,

- le nonylphénol éthoxylé avec 2 motifs OE,

- le nonylphénol éthoxylé avec 4 motifs OE,

- le nonylphénol éthoxylé avec 6 motifs OE,

- le nonylphénol éthoxylé avec 9 motifs OE, - les nonylphénols éthoxy-propoxylés avec 25 motifs OE + OP,

- les nonylphénols éthoxy-propoxylés avec 30 motifs OE + OP,

- les nonylphénols éthoxy-propoxylés avec 40 motifs OE + OP,

- les nonylphénols éthoxy-propoxylés avec 55 motifs OE + OP,

- les nonylphénols éthoxy-propoxylés avec 80 motifs OE + OP.

La composition selon l'invention peut comprendre en outre une charge minérale e) en poudre de granulométrie inférieure à 10 μm environ, de préférence inférieure à 3 μm. La composition peut comprendre 0,15 à 0,40 parties en poids de charge e) pour 100 parties en poids de poudre de polymère filmogène.

Comme charge minérale, on recommande d'utiliser une charge choisie notamment parmi le carbonate de calcium, le kaolin, le sulfate de baryum, l'oxyde de titane, le talc, l'alumine hydratée, la bentonite, la silice et le sullfoaluminate de calcium (blanc satin).

On peut ajouter cette charge minérale directement à la composition pulvérulente ou l'introduire lors de la préparation de la composition pulvérulente.

L'invention concerne aussi le procédé de préparation d'une composition pulvérulente redispersable telle que définie précédemment qui consiste à :

- éliminer l'eau d'une émulsion aqueuse comportant 30 à 70% d'un extrait sec constitué dudit polymère filmogène insoluble préparé par polymérisation en émulsion et contenant des quantités adaptées des additifs b), c) et éventuellement d) et e) - et à pulvériser le résidu sec en une poudre à la granulométrie désirée. Bien évidemment, dans le cas où des additifs classiques sont utilisés, on peut les ajouter à l'émulsion aqueuse.

On part d'une émulsion aqueuse de la poudre de polymère filmogène insoluble dans l'eau obtenue par polymérisation en émulsion telle que définie précédemment. Ce type d'émulsion est communément appelée latex. On ajoute à cette émulsion aqueuse les autres composants de la composition pulvérulente : saccharide, composé ionique alkylaromatique ou polyvinylpyrrolidone, éventuellement le tensio-actif non ionique et la charge minérale. Les teneurs respectives des divers constituants sont choisies de telle sorte que les compositions pulvérulentes séchées présentent la composition définie auparavant. L'émulsion présente en général un extrait sec (poudre de polymère filmogène + b) + c) + d) + e)) compris entre 30 et 70 % en poids.

L'eau de cette émulsion est ensuite éliminée et le produit obtenu pulvérisé pour obtenir une poudre. Les étapes d'élimination de l'eau de l'émulsion de latex et d'obtention d'une poudre peuvent être séparées ou concomitantes. Ainsi, on peut utiliser un procédé de congélation, suivie d'une étape de sublimation, ou de lyophilisation, de séchage ou de séchage par atomisation (séchage/pulvérisation).

Le séchage par atomisation est le procédé préféré car il permet d'obtenir directement la poudre à la granulométrie désirée sans passer nécessairement par

l'étape de broyage. La granulométrie de la poudre est généralement inférieure à 500 μm, de préférence inférieure à 100 μm.

Le séchage par atomisation peut s'effectuer de manière habituelle dans tout appareil connu tel que par exemple une tour d'atomisation associant une pulvérisation réalisée par une buse ou une turbine avec un courant de gaz chaud.

La température d'entrée du gaz chaud (en général de l'air), en tête de colonne, est de préférence comprise entre 100 et 115°C et la température de sortie est de préférence comprise entre 55 et 65°C.

La charge minérale e) peut être ajoutée à l'émulsion aqueuse de polymère de départ. Tout ou partie de la charge minérale peut également être introduite lors de l'étape de pulvérisation dans le procédé de séchage par atomisation

(séchage/pulvérisation). Il est possible enfin d'ajouter la charge minérale directement à la composition pulvérulente finale.

La présence de ces charges minérales dans l'émulsion favorise la préparation de la poudre et sa stabilité au stockage en évitant l'aggrégation de la poudre, c'est-à-dire son mottage.

Dans la plupart des cas, les compositions pulvérulentes selon l'invention sont totalement redispersables dans l'eau à température ambiante par simple agitation. Par totalement redispersables, on entend une poudre conforme à l'invention qui après addition d'une quantité adaptée d'eau permet d'obtenir un pseudo-latex dont la granulométrie des particules est sensiblement identique à la granulométrie des particules de latex présentes dans l'émulsion de départ.

Les compositions pulvérulentes obtenues sont stables au stockage ; elles peuvent être aisément redispersées dans l'eau sous forme de pseudo-latex et utilisées directement sous forme de poudre ou sous forme de pseudo-latex dans tous les domaines d'application connus des latex. Elles conviennent tout particulièrement dans l'industrie du bâtiment comme additifs aux mélanges de liants minéraux hydrauliques pour la réalisation d'enduits de protection et de décoration, des mortiers-colles et des ciments-colles destinés à la pose de carrelages et de revêtements de sols. Elles s'avèrent particulièrement bien adaptées à la préparation de produits en poudre prêts à l'emploi à base de ciment ainsi que de plâtre.

Les compositions pulvérulentes de l'invention ou les pseudo-latex en dérivant sont utilisables en outre dans tous les autres domaines d'application des latex, plus particulièrement dans le domaine des adhésifs, du couchage du papier et des peintures. Les compositions pulvérulentes selon l'invention peuvent comporter en outre les additifs usuels, en particulier des biocides, des microbiostats, des bactériostatiques, et des anti-mousses silicones et organiques.

Dans ce qui suit ou ce qui précède, les parties et pourcentages sont exprimés en poids, sauf indication contraire.

EXEMPLES

Exemple 1

Dans un flacon de 2 litres, on introduit 400 g de dispersion de latex styrène butadiène à 50 % d'extrait sec préparé par polymérisation en émulsion d'un mélange pondéral de 58 % de styrène et de 42 % de butadiène. La dispersion aqueuse présente des particules de polymère dont la granulométrie moyenne est de 0,12 μm.

On ajoute 40 g de lactose, 10 g de dodécyle benzène sulfonate de sodium et 50 g d'eau. On homogénéise l'ensemble pendant environ 2 heures au moyen d'une pale déflocculeuse de type Rayneri ®. On contrôle l'homogénéité du mélange obtenu, dénommé par la suite slurry, par observation au microscope optique. Les films obtenus par séchage du slurry dans une étuve à 55°C pendant 10 minutes s'hydratent rapidement lorsqu'ils se trouvent immergés dans de l'eau. Le film blanchit et se décolle du support, un simple cisaillement entre deux lamelles permet ensuite de retrouver la disperson de départ.

Le slurry précédent est atomisé à l'aide d'un dispositif Buchi ®, les températures d'entrée et de sortie étant respectivement égales à 110°C et 70°C. Après atomisation on obtient une poudre de latex de granulométrie moyenne d'environ 50 μm qui se redisperse spontanément dans l'eau. L'observation au microscope optique révèle que l'on retrouve quasiment la taille du latex de départ, c'est-à-dire une granulométrie moyenne de 0,13 μm.

Exemple 2

Dans un mélangeur, on prépare un slurry ayant la composition suivante :

- latex styrène/butadiène de l'exemple 1 80 parties

- lactose 8 parties

- dodécylbenzène sulfonate de sodium 2 parties

- eau 10 parties.

Environ 10 kg de ce slurry a été atomisé dans les conditions standard d'une colonne d'atomisation de type NIRO ® (115°C en entrée - 60°C en sortie). Le slurry est coatomisé en présence d'une dispersion de kaolin pour éviter le mottage, de telle sorte que la quantité de kaolin dans le produit final soit de l'ordre de 12%. Le produit final se présente sous forme d'une poudre blanche coulable formée de particules plutôt sphériques dont la taille caractéristique est comprise entre 10 et 100 μm. L'extrait sec de la poudre est d'environ 99%. L'estimation de la composition de la poudre sèche est la suivante :

- latex 70% - lactose 14% - dodécylbenzène sulfonate 3%

- kaolin 12%

- eau 1 %

La poudre se conserve bien (plusieurs mois) si elle est stockée à l'abri de l'humidité.

Le tamisage sur filtre à mailles de 5 μm du produit redispersé et dilué 5 fois indique que moins de 5 % en poids de la dispersion est retenu sur le filtre. Le diamètre médian du filtrat déterminé à l'aide du granulomètre NICON® (diffusion de lumière) est de 0,13 μm. Le produit atomisé se redisperse de manière spontanée dans l'eau à température ambiante. L'addition d'eau provoque un délitement immédiat du granulé sous forme de petits agrégats à la périphérie du grain ; ceux-ci se dispersent aussitôt pour donner le latex initial non observable au microscope optique. Aucune sédimentation (crémage) n'est observée après plusieurs jours. L'examen au microscope optique du produit redispersé après simple agitation manuelle révèle la présence de quelques grosses particules (1 à 10 μm) noyées dans un "gaz" de particules non discernables animées d'un mouvement brownien important. Les grosses particules qui apparaissent brillantes entre polariseurs croisés correspondent au kaolin ajouté en coatomisation.

Exemple 3

On répète exactement le mode opératoire de l'exemple 1 sauf que le slurry a la composition suivante :

- latex styrène/butadiène 80 parties

- lactose 8 parties

- polyvinylpyrolidone de masse moléculaire de masse moléculaire 10 000 (FLUKA ® PVP K 15) 2 parties

- eau 10 parties.

On obtient une poudre de granulométrie 50 μm qui, redispersée dans l'eau, donne un pseudo latex dont la granulométrie moyenne est de 0,3 μm .

Exemple 4

On répète exactement le mode opératoire de l'exemple 1 sauf que le slurry a la composition suivante :

- latex styrène/acrylate à 50% d'extrait sec et taille des particules 0,15 μm résultant de la polymérisation en émulsion de 50% d'acrylate de butyle, de 46% de styrène et 4% d'acide acrylique 80 parties

- lactose 10 parties

- lignosulfonate de sodium de poids moléculaire 3000 2 parties

- eau 10 parties

On obtient une poudre de granulométrie moyenne 50 μm qui, redispersée dans l'eau donne un pseudo latex dont la granulométrie moyenne est de 0,15 μm .