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WO 00/11101 PCT/FR99/01949
COMPOSITION HYDROFUGE
L'invention concerne une composition hydrofuge, dite composition
5 anti-mouillante, composition anti-pluie (en anglais composition "Rain-
Repellent") qui permet d'éviter le dépôt de liquide en particulier de l'eau
ou d'un liquide aqueux sur une surface, elle concerne en particulier une
composition pour éviter le dépôt de l'eau ou chasser l'eau de pluie ou
toute autre projection d'eau sur une surface de préférence transparente,
1o en particulier une surface en verre, par exemple la surface d'une vitre et
notamment la surface d'un pare-brise d'un véhicule automobile ou bien
encore d'un aéronef.
Plusieurs solutions ont été proposées pour enlever ou repousser
les liquides et notamment la pluie ou d'autres projections des vitres et
15 autres surfaces transparentes telles que les pare-brise des véhicules
automobiles, bateaux, afin notamment de maintenir une vision nette au
travers de ces pare-brise, indispensable pour assurer le confort et la
sécurité des voyageurs. Le problème de la visibilité par temps de forte
pluie est en effet l'un des problèmes les plus anciens rencontrés
2o notamment dans le secteur de l'automobile.
Les solutions envisagées peuvent être rangées en deux grandes
catégories
- les moyens mécaniques,
- les moyens chimiques.
2s Dans la première catégorie, les essuie-glaces ont été et sont mis
en oeuvre avec succès sur les pare-brise - mais aussi sur d'autres
surfaces vitrées telles que vitres de phares, des automobiles, des bateaux,
des locomotives.
Cependant pour être efficaces, les essuie-glaces nécessitent des
3o vitesses de battement élevées et par voie de conséquence entraînent une
consommation électrique importante pour mettre en oeuvre les dispositifs
associés ainsi qu'une fatigue du conducteur dudit véhicule.
La seconde catégorie de solutions envisagées est celle des
moyens chimiques, ces moyens pouvant être utilisés seuls ou en
35 complément des moyens mécaniques décrits ci-dessus. Ces moyens
consistent de manière générale, à rendre la surface hydrophobe, c'est-à-
dire non mouillable par l'eau. Autrement dit, sur la surface traitée, par
exemple la surface extérieure du pare-brise rendue non mouillable du fait
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du revêtement hydrophobe qu'elle porte, l'eau se trouve transformée
instantanément en minuscules gouttelettes qui sont entraînées par le
courant d'air à grande vitesse qui balaye le pare-brise. Une excellente
visibilité peut être ainsi obtenue, supérieure à celles des procédés
5 mécaniques mis en oeuvre seuls.
II existe de nombreux documents ayant trait à l'application
d'enduits sur des surfaces en particulier transparentes, afin de les rendre
hydrofuges, non mouillables.
Les brevets US 2 612 458 et US 2 777 772 décrivent des
o produits hydrofuges se composant de polysilanes de substitution
appliqués par frottement avec un agent de friction sur un pare-brise
propre et sec.
Le brevet US 2 923 633 est relatif à des produits hydrofuges ou
anti-pluie pour pare-brise, en particulier pour les pare-brise de véhicules se
15 déplaçant à grande vitesse qui contiennent des polysilanes comportant
des groupes alcoxy. Ces produits sont mélangés avec du carbon black ou
rouge jouant le rôle d'agent de friction pour former une pâte qui est
appliquée par frottement sur le pare-brise propre et sec. L'application
d'une couche de cire supplémentaire n'est pas nécessaire.
2o Le brevet US 2 962 390 concerne une composition hydrofuge
dans laquelle on effectue tout d'abord l'application sur une surface à
traiter d'une pâte d'alkyl alcoxysilane avec par exemple du carbon black
qui est hydrolysée, puis recouverte d'une couche de cire de paraffine
hydrofuge et d'une résine polyamide. La surface traitée doit être propre et
25 sèche.
Ces compositions présentent l'inconvénient notable de nécessiter
des opérations d'application souvent longues et compliquées. De
nombreuses compositions hydrofuges requièrent également une étape de
durcissement notamment thermique pour pouvoir être opérationnelles, de
3o ce fait leur mise en oeuvre, malgré l'excellente protection obtenue est
extrêmement contraignante.
D'autres compositions hydrofuges contiennent de ce fait des
alkylpolysiloxanes et des acides forts dans un solvant et sont décrites en
particulier dans le brevet US 3 579 540 ; ces compositions forment un
35 film hautement résistant sur une longue durée, mais présentent
l'inconvénient essentiel d'être corrosives en particulier pour les pièces
métalliques.
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La demande de brevet JP 07 041 336 décrit une composition
anti-pluie pour vitres de voitures qui comprend un aminopolysiloxane
modifié, un alcool, de l'eau et de l'acide formique.
Le brevet US 5 021 089 décrit des compositions hydrofuges sans
5 acide fort et non corrosives qui contiennent un silyl phosphate, un
organopolysiloxane (diméthyl polysiloxane) et un solvant organique volatil
qui peut être un organopolysiloxane (oligomère). Ces compositions sont
appliquées sur des surfaces de verre sèches et propres pour former un
film uniforme et ne peuvent être appliquées sous la pluie.
1o De même, la demande de brevet FR-A-2 662 171 a trait à une
composition hydrofuge non corrosive pour matériaux non poreux
comprenant un alkylpolysiloxane, par exemple un diméthylpolysiloxane et
du silicate de sodium. Pour l'application, il faut d'abord nettoyer et sécher
la surface à traiter, laisser sécher le revêtement et polir.
~s Toutes les compositions mentionnées ci-dessus sont des
compositions qui doivent être appliquées en suivant un mode opératoire
contraignant. En outre, le revêtement appliqué n'a qu'une durée de vie
limitée et disparaît suite à l'érosion de la pluie, de la grêle, de la neige,
des
cristaux de glace, des poussières et du sable.
2o Les produits actifs appliqués doivent satisfaire à un grand nombre
d'exigences, énumérées par exemple dans le brevet US 3 433 750, tels
que notamment
- ifs doivent présenter un indice de réfraction favorable,
- ils doivent être non agressifs pour les matériaux des surfaces sur
25 lesquelles il sont appliqués en particulier pour les matériaux
organiques et métalliques employés dans l'automobile,
- lis doivent être non toxiques.
Les produits de l'art antérieur actuellement le plus couramment
utilisés, s'ils sont satisfaisant pour ce qui concerne la plupart des
3o exigences précédentes, présentent cependant l'inconvénient de laisser des
dépôts lors du séchage sur les surfaces telles que les vitres qui sont
difficiles à éliminer. Ces dépôts sont relativement peu gênants pour la
visibilité, mais esthétiquement préjudiciables pour l'aspect extérieur de
l'automobile. Ces inconvénients sont accrus par la pulvérisation et le
35 dépôt successif de plusieurs couches de produits conduisant alors à un
manque croissant de visibilité. En outre, ces compositions pulvérisables
contiennent en tant que solvant ou fluide porteur des composés de type
CFC ou chlorofluorocarbures appartenant à la famille des Fréons~,
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F 1 13 ( 1,1,2-trichloro-1,2,2-tri-fluoroéthane), qui sont rendus respon
sables de la destruction de la couche d'ozone stratosphérique et dont
l'utilisation est soumise à des réglementations de plus en plus sévères qui
ont abouti selon le Protocole de Montréal à leur interdiction totale à partir
5 du 1 er Janvier 1996.
On a envisagé de remplacer les composés de type CFC par des
composés de type HCFC tels que le F141 b mais des réglementations de
plus en plus strictes visant à interdire à plus ou moins long terme
l'utilisation de tels composés ont été ou vont être promulguées dans de
lo nombreux pays.
II est donc impératif de mettre en oeuvre d'autres solvants ou
fluides porteurs qui ne présentent par une telle influence négative sur la
couche d'ozone. Toutefois, la recherche de tels composés lorsqu'ils
doivent ëtre mis en oeuvre comme solvants spécifiques de produits
ls hydrofuges se heurte à un grand nombre de difficultés car ces composés
solvants doivent satisfaire à un grand nombre de critères difficiles à
accorder du point de vue notamment de leur toxicité (facteur important
notamment en cas de fuite), stabilité, densité, tension de vapeur et de
leur compatibilité avec les produits actifs hydrofuges ainsi qu'avec le gaz
2o propulseur et éventuellement avec les autres composés susceptibles de
faire partie de la composition et éventuellement les matériaux rencontrés
lors de son application.
L'invention a donc pour objet une composition hydrofuge aussi
nommée "Rain Repellent" qui ne polymérise pas au contact de l'air, ne
2s laisse pas de traces et de dépôts durcis sur les surfaces traitées, a une
excellente efficacité hydrofuge par forte pluie et qui remplisse également
toutes les conditions mentionnées ci-dessus pour de telles compositions
et en particulier une stabilité et une solubilisation complète du composé
actif dans une large plage de température allant par exemple de -55°C
30 jusqu'à 80°C.
L'invention a également pour objet de fournir une composition
hydrofuge pouvant être projetée sous la forme d'un aérosol et pouvant
comporter un fluide porteur ou solvant remplissant entre autres les
conditions citées plus haut, en conformité avec les réglementations
35 bannissant les composés nocifs pour la couche d'ozone, compatible avec
le produit actif c'est-à-dire en particulier solubilisant ce dernier sur toute
la
gamme de température, et le gaz propulseur, cette composition étant
conditionnée dans un récipient mis sous pression avec un gaz inerte.
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Ces objectifs et d'autres encore sont atteints selon la présente
invention par une composition hydrofuge anti-pluie dite encore "Bain
Repellent composition" constituée par au moins un agent actif
hydrophobe et par au moins un solvant compatible avec l'agent actif
hydrophobe, ce solvant étant autre qu'un hydrocarbure fluoré, caractérisé
en ce que le solvant est un composé organique comprenant au moins une
fonction oxygénée et en ce que l'agent actif hydrophobe est un composé
de type organopolysiloxane.
Selon la présente invention telle que décrite de
façon large ci-après, le composé-organique comprenant au
moins une fonction oxygénée est choisi parmi les fonctions
alcool, cétone, éther, ester et acétal.
A titre d'illustration de tels composés, on peut citer les alcools tels
que le méthanol, l'éthanol, l'isapropanol, le propanol, les butanols, les
alcools fluorés ayant un nombre d'atomes de carbone allant de 2 à 12 ;
les cëtones tels que l'acétone, ia méthyiéthylcétone, la
méthylisobutylcétone, la méthyfisoamylcétone ; les éthers tels que le THF,
le méthylterbutyléther, le tertiobutyféther, le diéthyléther ; les acétals
tels
que le diethoxyéthane ; les étheralcools et leurs dérivés tels que le
méthoxypropanol, le 1-éthoxy-2-propanol, le 1-propoxy-2-propanoi, le 1-n-
butoxy-2-propanol, le 1-n-butoxy-2-propanol, le -tert-butoxy-2-propanol, le
2-méthoxyéthanol, le 2-éthoxyéthanol, l'acétate de propylèneglycol
méthyléther, l'acétate de propyleneglycol éthyléther, l'acétate d'éthylène
glycol méthyiéther.
Dans l'invention telle que revendiquée, le composé-
organique est toutefois exclusivement l'isopropanol.
Le composé organique selon la présente invention, choisi parmi les
composés cités plus haut et en particulier l'isopropanol, peut-être présent
seul ou en mélange avec un ou plusieurs composés) choisis) parmi les
composés précédemment mentionnés ou bien encore en mélange avec
une coupe pétrolière désaromatisée centrée en C8.
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La composition selon l'invention comprend de 80% â
99% en masse, de préférence de 85 à 99% et encore mieux de
90 à 98% de solvant; et de 1 à 20%, de préférence de 1 â
15% encore mieux de 2 à 10% d'agent actif hydrophobe.
L'agent actif hydrophobe de type organopolysiloxane
encore appelé fluide silicone mis en oeuvre dans la
composition selon l'invention est choisi parmi les composés
de formule générale (I) .
(R)3 - Si-[O- Si - ) - O - Si - (R)g (I)
p
R
où p est un nombre entier de 0 à 150 ; et les symboles R, identiques ou
différents, représentent chacun un groupe alkyle ou alcoxy de 1 à 10
atomes de carbone, cycloaikyle de 3 à 10 atomes de carbone, un groupe
phényle, un groupe aminé, un halogène (F, Cl, Br, I) ou un hydrogène.
L'agent actif hydrophobe de type organopolysiloxane est choisi
parmi les composés de type fluide ou huile silicone comprenant une
2 o fonction amino réactive, c'est-à-dire que dans la formule (I) au moins un
des groupes R est un groupe aminé c'est-à-dire par exemple un groupe tel
que l'un de ceux déjà définis plus haut et portant un groupe amino.
De tels composés sont disponibles par exemple auprès de la
Société General Electric sous la dénomination SF 1706.
La composition peut éventuellement également comprendre une
essence de parfum afin de communiquer une odeur agréable à l'aérosol ;
cette essence de parfum sera de préférénce une essence à odeur orangée
ou citronnée, par exemple du d-limonène, du vert Gallia ou
du pin, de la lavande ou de la Vanilline; l'essence de
parfum, lorsqu'elle est présente, représente de 0,001 à 1%
30 en masse, de préférence 0,01 à 0,1% de la composition.
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D'autres composés et adjuvants peuvent être inclus dans la
composition pour en améliorer l'une ou l'autre propriété, par exemple des
stabilisants tels que les nitroalcanes comme le nitrométhane ou le
nitroéthane et les acétals comme le méthylal ou le 1,3-dioxolane, ou des
agents anticorrosion, dans des proportions de 0,1 à 5 % (de préférence
environ 0,5 %? par rapport au poids de la composition.
La composition selon l'invention possède toutes les propriétés
habituellement requises d'un liquide hydrofuge dit encore liquide anti-
mouillant ou Rain-Repellent . indice de réfraction favorable, non
agressivité vis-à-vis des matières entrant dans la fabrication des véhicules,
sur lesquels il est susceptible d'être employé, faible toxicité (de tous ses
composantsy pour fe personnel, bonne stabilité au stockage notamment
dans les réservoirs sous pression et ce dans une large gamme de
température allant par exemple de -55 °C jusqu'à 80°C.
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En outre, la composition selon l'invention peut être applicable
lorsque l'on utilise ou non les essuie-glaces ou d'autres moyens
mécaniques.
5 Enfin, contrairement aux compositions de l'art antérieur pour
lesquelles les arrivées successives de produit accroissent le manque de
visibilité, la composition selon l'invention présente l'avantage de
permettre le dépôt de plusieurs couches successives du produit sans nuire
à son efficacité et tout en permettant un nettoyage facile de la surface
1o recevant ledit produit.
De préférence, selon l'invention, la composition est conditionnée
dans un récipient pressurisé jetable mis sous pression par un gaz
adéquat ; parmi les gaz utilisables on citera le diméthyléther, l'azote,
l'argon ou bien du F 134a (1,1,1,2-tétrafluoroéthane). De préférence on
1s utilisera l'azote.
La composition peut être également ajoutëe au produit contenu
dans le lave-glace des automobiles.
La composition selon l'invention trouve son application dans
l'élimination de l'eau, de toute surface, en particulier transparente, pour
20 laquelle la présence d'eau est indésirable ; iI peut s'agir en particulier
d'une surface en verre, d'une vitre faisant partie d'un véhicule, d'un
bateau, et en partïculier le pare-brise d'un véhicule automobile ; il peut
s'agir aussi de la surface vitrée des phares, d'une vitre de caméra, d'un
appareil de guidage, laser ou non, d'un missile guidé, etc. ou tout autre
25 surface vitrée, ou bien une visière d'un casque de pilote automobile,
moto, ou de tout autre appareil. L'eau peut avoir une origine quelconque,
il peut s'agir d'eau de pluie ou autre, ou d'une eau chargée en minéraux
divers, par exemple de l'eau de mer vis à vis de laquelle la composition de
l'invention est également efficace, elle pourra ainsi être mis en oeuvre
3o dans les aéronefs, avions et hélicoptères embarqués, les hydravions.
Elle peut également être utilisée pour le traitement des vitres des
maisons, immeubles, et des tours recouvertes d'une surface vitrée ou des
miroirs exposés ou non à la pluie et aux intempéries. Dans ces conditions,
la composition peut être employée directement comme nettoyant et laisse
35 un film hydrophobe à la surface à traiter. Elle peut être conditionnée dans
un propulseur manuel comme cela est le cas pour les produits d'entretien
des vitres ménagers et de l'entretien des bâtiments. Cette application
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permet de diminuer la fréquence des opérations de nettoyage car les
surfaces sont moins enclin à fixer l'eau et le dépôt des salissures.
La composition peut être utilisêe pour Ie nettoyage et la protection
des verres optiques /lunettes) contre les salissures.
5 L'exemple qui suit illustre l'invention.
Dans un erlenmeyer de 200 ml on introduit 5 g de SF-1706 que
l'on dissout avec 95 g d'alcool isopropylique. La solution est prête à
l'emploi.
Conditionnée en boitier aérosol sous azote (boitier de 200 ml,
l0 60 g de composition) l'application du produit sur pare-brise de verre en
est simplifiée.
L'efficacité sous la pluie est immédiate. Quelque soit les
conditions de pluie, on constate que l'efficacité des essuie-glaces est
nettement augmentée, et selon la géométrie du véhicule l'utilisation
~s desdits essuie-glaces devient optionnelle à partir de 60-70 km/heure.
L'adhérence du givre par temps de froid est réduite, de même
l'efficacité de la composition est remarquable sous pluie verglaçante la
glace n'adhère pas sur le pare-brise. II a été remarqué que les parties
traités prenaient moins la poussière et que par temps de pluie derrière un
2o véhicule la visibilité était augmentée.
