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DRYICE CORPORATION 0F AMERICA.
La présente invention concerne des blocs en bioxyde de carbone solide possédant de nouvelles caracté- ristiques et qualités et de nouveaux procédés de fabri- cation de ces blocs. Ces nouvelles caractéristiques sont les résultats de certaines constatations qui ont été fai- tes dans la fabrication de blocs conformément à la prati- que industrielle actuelle, et de recherches expérimenta- les poussées, ainsi qu'il ressort des explications qui vont suivre :
Le bioxyde de carbone solide actuellement d'usa- ge commercial est composé de très fins cristaux sableux, produits par l'expansion rapide du bioxyde de carbone li- quide à une pression approximativement atmosphérique.
Ces
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fins cristaux sont d'ordinaire comprimés en blocs sablomeux, blanc de neige, d'ordinaire des cubes de di- mensions relativement grandes., par exemple 25 x 25 x 25 cm, les dimensions et la forme étant un compromis pour obtenir un grand volume par unité d'aire d'absorption de chaleur, de façon à éviter des pertes excessives par. évaporation, tout en tenant compte des exigences de l'usager en ce qui concerne la forme et les dimensions commodes pour le sciage en morceaux plus petits en vue d'applications spé- ciales. Les blocs normaux usuels pèsent environ 1120 Kg par m3 ou environ 17,5 Kg par cube de 25 cm de côté.
Ces blocs ou des blocs similaires sont obtenus industrielle- ment par une distribution appropriée des cristaux à grain fin dans le moule et par l'expulsion du gaz par pilonnage avant compression, mais ces blocs ne suffisent pas aux exigences des usagers quant à certains points particu- liers.
L'usager s'attend à ce que les blocs soient de densité-moyenne dans leur ensemble, de sorte que lorsqu'ils sont sciés en morceaux de grandeur et de forme données, tous les morceaux donnent la même quantité de travail ré-. frigérant, quelle que soit la partie du bloc dans laquelle ils ont été sciés. Il demande aussi que le bloc soit as- sez tenace, de sorte qu'il ne s'e brise pas lorsqu'il est manipulé ou emballé, et ne s'émiette pas lorsqu'il est scié en petits morceaux. Mais les blocs actuels ne com- portent ni une densité suffisamment uniforme, ni ténacité ou résistance, et ils s'abiment rapidement en devenant friables et sablonneux, parfois dans les un ou deux jours qui suivent leur fabrication.
Les recherches des Inventeurs semblent démontrer que ces inconvénients sont dûs à ce que le bloc est compo- sé de minuscules cristaux durs et sableux, qui offrent une résistance de frottement à la transmission de pression' à l'intérieur du,bloc, et qui comportent ne aire de surface
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énorme par unité de volume, et à ce qu'il existe un fort pourcentage de vides entre les cristaux. Lorsque la pression est appliquée, les particules sableuses semblent se souder à leurs points de contact suffisamment pour of- frir une résistance de structure à la compression ulté- rieure avant que la pression puisse être transmise aux parties internes et plus éloignées du bloc.
En tout cas, on a trouvé qu'il est en pratique impossible de supprimer les vides entre particules ou de rendre la densité uni- forme sur l'ensemble du bloc, à l'aide de l'une des métho- des actuellement connues. Les vides augmentent le volume des blocs. De plus ils s'unissent entre eux et forment des passages ou pores continus, en offrant l'occasion d'une évaporation interne et d'un écoulement de gaz entre les différentes parties de l'intérieur et la surface du bloc, ainsi que le montre la formation floculente, en for- me de cratère, de givre sur la surface du bloc lorsqu'il est exposé à l'atmosphère.
Sans en venir à des détails théoriques, il semble en fait que dans les blocs normaux actuels la sublimation interne et l'écoulement intérieur du gaz facilitent la détérioration rapide de l'intérieur qui passe à un état friable, tandis que le refroidissement du gaz coulant vers le bas ou vers l'extérieur augmente la dureté et- la nature brisante comme verre des autres parties du bloc, notamment l'extérieur ou d'autres par- ties qui sont déjà les plus denses.
Des fabricants ont employé certaines substances, par exemple de la glace d'eau et des liquides.à bas point de congélation, dans le but de lubréfier les particules sableuses et de former entre elles un liant, mais ces adultérants sont tous inadmissibles, l'eau parce qu'elle est friable lorsqu'elle est gelée, et est mouillée lors- qu'elle est fondue, et les autres substances pour des raisons diverses.
Les Inventeurs ont ess'yé d'appliquer des
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pressions plus fortes, mais'il en résulte une augmenta- tion du manque d'uniformité et de la densité, probable- ment due à la nature sableuse des fins cristaux, nature qui empêche la transmission appropriée de la pression augmentée à l'intérieur du bloc. Une mince couche du bloc, sur la face de contact avec le plongeur ou piston, devient vitreuse et dure, mais aussi très friable. Avec des pressions très élevées de 72 Kg et plus par cm2, cet- te formation vitreuse friable peut s'étendre encore plus vers l'intérieur, mais elle passe dans une formation nei- geuse poreuse, semblable à celle des blocs actuels du commerce, bien que le grain soit plus fin et la densité plus grande.
En se servant d'un moule relativement chaud on peut obtenir une vitrification similaire d'une'mince couche sur les autres faces du bloc. Ces blocs fabriqués à haute pression ne sont pas vendables pour des applica- tions ordinaires, déjà parce qu'ils possèdent une ténacité inférieure. D'autre part lorsqu'ils sont sciés en dimen- sions et formes données les morceaux ne sont pas uniformes, ceux des parties plus denses étant trop friables et possé- dant une valeur réfrigérante supérieure à celle de la par- tie neigeuse. Un autre inconvénient inattendu consiste en ce que des scies ordinaires qui fonctionnent dé manière satisfaisante sur des produits de densité relativement uni- forme, soit denses, soit poreux, se rompent lorsqu'on s'en sert sur des produits complexes.
Bien qu'on puisse scier la couche plus dense et s'en servir comme produit commer- cial séparé, il est évident que lorsque ces blocs composés à haute pression ont été fabriqués par d'autres fabricants, soit accidentellement, soit expérimentalement, ils n'ont jamais été utilisés pour des fins commerciales, car ils 'ne répondent pas aux exigences commerciales actuelles,
La présente invention a pour objet un bloc et son procédé de fabrication de manière économique et en grandes quantités, ce bloc étant supérieur quant ' la stabilité
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interne, la forte densité uniforme dans toutes ses parties, et la ténacité plus grande, que les blocs de bioxyde de carbone solide fabriqués jusqu'ici, au point de comporter une ténacité de beaucoup supérieure, due à une nouvelle forme de structure cristalline.
Le bloc fabriqué d'après l'invention est diffi- .cile à décrire car il ne ressemble à rien de connu. Son extérieur, lorsqu'il est libre du givre de l'atmosphère, ressemble quelque peu à de l'agate polie, plus ou moins translucide, blanche ou nuageuse, ou encore mieux à un pain parfait, non fendillé, de camphre cristallisé. Ses surfaces internes ou de rupture ressemblent quelque peu à celles du camphre cristallisé et de l'alun mais diffè- rent de l'un et de l'autre comme le camphre et l'alun dif- fèrent l'un de l'autre.
Tous les essais effectués à l'extérieur ou sur les surfaces de rupture montrent que la structure interne est pratiquement pleine et libre de vides ou pores continus susceptibles de permettre une évaporation interne et une évacuation du gaz à l'extérieur. Ceci est confirmé du fait que le givre de l'air se forme sur la surface à une vitesse beaucoup moins grande et diffère caractéristique- ment d'aspect et de .forme du givre formé sur les blocs commerciaux usuels, le dépôt de givre étant relativement uni, sauf sur de légères nervures le long de lignes dis- persées, où le refroidissement de surface du bloc peut avoir provoqué de légères marques superficielles.
Ces marques lorsqu'elles existent sont caractéristiques, car elles sont entièrement superficielles et minuscules, de sorte qu'elles n'augmentent pas de manière notable la vi- tesse d'évaporation, ni ne nuisent à la stabilité de struc- ture, ni à la résistance ou ténacité de l'ensemble du bloc.
Il arrive parfois que des traces d'impuretés, telles que du fer, séparées des cristaux par congélation, sont visibles sous forme d'un léger effet de veinage.
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Les Inventeurs ont trouvé que ces nouvelles qualités, notamment la ténacité extraordinaire--des blocs, proviennent non seulement de la diminution des vides et de la suppression des pores continus, mais aussi dans une mesure plus grande des nouvelles méthodes de recristalli- sation qui sont telles que le bloc se compose en grande partie de cristaux relativement grands en forme de feuil- les de fougère de longueur notable, qui sont engrenés, emmêlés et fermement unis comme par un soudage à plat, probablement par du bioxyde de carbone amorphe solide.
On se sert de longs cristaux pour la fabrication du bloc de la présente invention, et ces cristaux sont lamellés et très flexibles,de sorteque la résistance à la trac- tion et la flexibilité 'de grands cristaux individuels, qui se manifestent dans le bloc, sont probablement les facteurs importants de sa résistance et de sa ténacité.
Un bloc de ce genre diffère fondamentalement des blocs normaux dans lesquels les vides sunt grands et dont la résistance de structure dépend du soudage par points entre des cristaux minuscules.. Les cristaux tels qu'ils appa- raissent sur les surfaces de rupture du produit de l'in- vention ont des dimensions relativement grandes par exem- .ple 1,5 à 6 mm de longueur et parfois certains d'eux sont encore beaucoup plus longs.
Dans les formes d'exécution préférées de l'in- vention, un cube de 25 cm de côté peut peser plus de 22,5 Kg au lieu des 17,5 du bloc commercial normal ci- dessus décrit, et il peut être soumis sans dommage à des chocs et à des manipulations brutales qui briseraient complètement le bloc'commercial normal. Les formes d'exé- cution moins parfaites de la présente invention varient considérablement à tous les points de vue.
Bien'que certaines 'qualités du produit de la présente invention soient indépendantes du procédé de fabrication, le meilleur moyen et probablement le seul
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pour la fabrication des formes d'exécution préférées con- sisteà se servir des principes du procédé de l'invention.
Tandis que l'industrie actuelle ne comprend aucu- ne méthode de fabrication de blocs denses en bioxyde de carbone solide à partir de cristaux, sauf l'application d'une forte pression, les Inventeurs ont trouvé qu'en pra- tique, on peut attribuer au temps et à la chaleur une im- portance égale ou supérieure, et que la grandeur des cris- taux à comprimer est si importante qu'elle constitue une partie ou branche distincte de la présente invention.
Une caractéristique de la méthode préférée con- siste à appliquer une pression suffisamment élevée pendant un temps suffisamment long, ou dans un moule suffisamment chaud, pour provoquer la fusion adéquate du bioxyde de carbone solide et son écoulement à l'intérieur de la masse de cristaux en compression, dans des conditions telles qu'il se recristallise, en remplissant presque complètement, mais en tout cas en fermant complètement tous les vides, la recristallisation ne se faisant pas en cristaux séparés ou minuscules et non pas simplement comme des soudures, mais comme une croissance notable des cristaux originaux ou de fragments de ces cristaux.
Que ceci ait effectivement lieu, dans les conditions d'après l'invention, est évident du fait que lorsque des cristaux minuscules sont mélangés avec de grands cristaux, les cristaux minuscules disparaissent et on obtient fréquemment des échantillons dans lesquels la rupture de grands cristaux et la recristallisation des petits cristaux ont eu pour résultat une tendance très nette à des dimensions uniformes, en général de 1,5 mm à 6 mm environ de longueur.
Une découverte relative à cette partie de l'inven- tion consiste en ce que lorsqu'on donne aux cristaux une grandeur supérieure à certaines dimensions, et surtout lorsqu'ils comprennent un pourcentage notable de cristaux
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de très grandes dimensions, la résistance à la densifica- tion des cristaux souspression dans le moule, est dimi- nué'e. Il semble que les grands cristaux offrent des aires de contact beaucoup moins nombreuses et probablement beau- coup plus grandes, de sorte qu'ils glissent, se brisent et se densifient facilement.
En raison de l'énorme réduction du nombre des surfaces de contact, la pression totale agis- sant sur chacun des points ou surfaces individuels est grandement augmentée, de sorte qu'il devient possible,avec des pressions réalisables industriellement et appliquées pendant un temps raisonnablement court, dans un moule pas trop chaud, de liquéfier partiellement le solide, de rem- plir et de fermer les vides, de recristalliser le liquide,, partie comme croissance de grands fragments de cristaux, parties comme liants amorphes, de façon à unifier de maniè- re effective une masse de cristaux suffisante pour donner un bloc solide et tenace d'épaisseur commerciale et de grande densité pratiquement uniforme de la surface au cen- tre.
Si les cristaux employés sont suffisamment grands pour assurer un nombre relativement faible de contacts, la rupture sous pression ne multiplie pas assez les contacts pour diminuer les pressions de contact individuelles au- dessous de la limite requise pour obtenir les résultats ci-dessus décrits.
Des cristaux de dimensions appropriées pour la mi- se en oeuvre pratique des méthodes de l'invention peuvent être obtenus par congélation lente, convenablement réglée, du liquide, par exemple par application d'un réfrigérant externe au liquide, ou de préférence par des méthodes uti- lisant les principes de l'auto-refroidissement intense par évaporation.
Une méthode consiste à décharger du bioxyde de carbone liquide à haute'pression dans une chambre où règne une pression correspondant au triple point du bioxyde de
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carbone approximativement 5kgs56 par cm2. L'expansion d'u- ne certaine quantité de liquide réduit la chambre à la tem- pérature du triple point et une partie du liquide se gazéi- fie ensuite, une partie restant liquide et une partie se congelant. A cet état, les cristaux de bioxyde de carbone se forment et croissent jusqu'à ce que la totalité du li- quide soit cristallisée ou gazéifiée.
Si la chambre est d'abord chargée à une pression supérieure au triple point qui est de 5kgs56, que la source est ensuite coupée et que la pression règnant dans la chambre est réglée et abaissée au triple point, le liquide peut être évaporé par ébulli- tion aussi lentement qu'on désire, en donnant aux cristaux tout le temps désiré pour la formation, la vitesse du dé- gagement du gaz et la durée de cristallisation déterminant la grandeur moyenne des cristaux. On peut employer dans ce but un appareillage approprié quelconque. Les caractéris- tiques de l'appareillage pour la mise en oeuvre des métho- des de l'invention seront décrites dans ce qui va suivre en se reportant au dessin ci-joint, dans lequel :
La fig, 1 est un schéma et montre les parties es- sentielles et certains détails de l'évaporateur.
La fig. 2 est une vue schématique d'un compresseur qui peut être employé pour former le bloc d'après la mé- thode de l'invention.
La fig. 3 est un schéma et montre une simple cham- bre pour l'évaporateur et le compresseur.
Dans la fig. 1, 1 désigne une enveloppe externe de résistance suffisante pour porter non seulement une pression de triple point d'approximativement 5kg56, mais une pression beaucoup plus élevée, qui peut être employée comme pression de charge, soit llk5, plus un facteur de sûreté, ou par exemple 36k par cm3. Dans le haut de cette enveloppe se trouve un grand trou d'homme, fermé normale- ment par un couvercle 2; 'ce couvercle peut'être enlevé pour l'introduction d'une boîte 3, de préférence suspendue
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par la couronne sur des pattes 4.
Cette boîte est de pré- férence hermétique au gaz jusqu'au niveau des sorties 5, qui sont prévues pour l'échappement du gaz.' Ces sorties peuvent être protégées par un écran 6, qui est de préf'é- rence porté par l'encadrement du trou d'homme; de sorte. que la boîte 3 peut être soulevée et enlevée et peut être remise en place sans toucher à cet écran.''Le bioxy- de de carbone liquide est amené par un tuyau 7, qui s'é- tend à travers le couvercle pour décharger le liquide à l'intérieur de la boite 3. Dans le présent cas on a représenté schématiquement l'entrée de décharge comme étant un' ajutage d'expansion 8, qui peut être un ajutage ordinaire de fabrication de neigea bien que cela ne soit pas essentiel.
L'enveloppe estpourvue d'une sortie 9, com- .mandée'par une soupape 10, de sorte qu'une pression dé- sirée quelconque peut être maintenue à l'intérieur de l'enveloppe 1 et en conséquence sur l'ajutage d'entrée
8 et la surface de tout liquide situé à l'intérieur de la -boîte 3, En règlant la soupape 10, la vitesse d'échappement du gaz peut être contrôlée de façon que le liquide situé à l'intérieur de la boîte 3 s'évapore par ébullition et se cristallise aussi lentement qu'on désire, en assurant ainsi une grandeur désirée moyenne pour les cristaux, des cristaux de dimensions relativement énormes pouvant être facilement)obtenus par une évaporation suffisamment lente.
On peut employer de cette manière presque toutes les chambres d'expansion ou d'évaporateur, à condition qu'elles puissent résister à la pression, qu'elles soient pourvues des soupapes nécessaires et qu'elles soient disposées pour l'enlèvement des cristaux.
Dans la fig. 2, 11 désigne un moule 'dans lequel les cristaux peuvent être comprimés pour former un bloc au moyen d'un pistonou plongeur 12, actionné de préférence-par un cylindre hydraulique 13 de/type connu
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ou désiré quelconque. Le piston applique la pression par une pièce commandée 14, qui peut s'adapter dans le moule avec un jeu suffisant pour permettre l'échappement des gaz et de l'air, tout au moins jusqu'au moment où la pression devient suffisante pour former un joint plus imperméable de bioxyde de carbone solide. Le fond du moule peut être solidaire du moule, mais dans le présent exemple, il se compose d'une plaque de pression 15 semblable à la pla- que 14.
Lorsqu'on se sert de cette forme de moule, on peut comprimer le bloc à l'intérieur du moule p ar une pression vers l'intérieur exercée aux deux extrémités,de sorte que pour une compression donnée, la partie centrale du bloc n'a pas besoin de glisser sur les parois en réduisant ainsi le frottement sur ces parois. Mais lorsqu'on se sert de grands cristaux, ce frottement est grandement réduit et on peut se servir d'un moule avec un fond solidaire.
Dans la fig. 3,21 désigne une chambre assez longue pour pouvoir être employée d'abord comme une chambre de cristallisation et puis comme chambre de compression de bloc. De même que dans la fig. l, elle peut être utilisée pour la formation de neige et puis pour l'ébullition au point triple, et on a prévu à cet effet une entrée de liquide et une soupape 22, et une sortie de gaz et une soupape de retenue 23; on prévoit aussi de préférence un manomètre 24, ainsi qu'un piston 12a d'une presse hydraulique actionnant une tête de piston 14a qui est retenue dans la position de retrait pendant la formation des oristaux.
Cette tête s'adapte étroitement, mais non pas hermétiquement, bien que dans le présent cas elle puisse être hermétique car les cristaux formés dans la chambre 21 ne contiennent pas d'air indésirable quelconque et le gaz pur situé dans les vides des cristaux peut être comprimé, liquéfié et confié en lieu et place. Mais cette forme
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,1,' appareil permet en outre la réalisation d'une autre caractéristique de la méthode de l'invention, qui comprend une opération finale après terminaison de la formation des cristaux, opération consistant à supprimer complètement la pression et à manoeuvrer ensuite la soupape 23 pour établir la communication avec un conduit de vide 23a.
De cette manière le point de sublimation des cristaux peut être abaissé, en réduisant ainsi la température interne de par exemple -79 à -95 ou 100 C. Ainsi qu'expliqué ci-dessous ce sous-refroidissement des cristaux par le vide donne de meilleurs résultats que lorsqu'il est effectué par l'air.
La chambre 21 est hermétiquement fermée à son extrémité inférieure par une'fermeture 15a, qui peut être un bloc de culasse de type désiré ou connu quelconque,capable de résister aux énormes pr essions qui doivent être appliquées par le piston de compression 14a, et capable d'être commodément ouverte pour décharger le bloc terminé.
Dans cet appareil le liquide peut être chargé à la base de -la chambre et peut suivre le retrait du piston' jusqu'à ce qu'il découvre l'évent 23.
En ce qui concerne le réchauffement du moule, il faut noter que, bien que le moule devienne très froid, et soit isolé par le givre recueilli, ou d'autre manière, il continue à absorber une certaine quantité de chaleur de l'atmosphère. En conséquence le temps pendant lequel la matière est comprimée-dans le moule est un facteur de la quantité de chaleur qui lui est donnée par le moule.
Ce facteur peut être commandé de diverses manières et dans des cas particuliers on peut employer des moyens de chauffage ou d'isolement spéciaux,, permanents ou réglables,
Dans la mise en oeuvre de l'invention, soit avec l'appareil des fig. 1 et 2. soit avec celui de la fig. 3, les cristaux peuvent varier grandement de dimensions, suivant le temps qu'ils restent sous la surface du liquide
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dans des conditions de température et de pression de cris- tallisation. Certains de ces cristaux peuvent être de lar- ges et minces lames, d'une longueur de 5 cm et plus, et très flexibles, tandis que d'autres peuvent être plus petits, en diminuant de grosseur jusqu'à une faible quantité:de ce qu'on peut appeler de la "neige grenue".
Les conditions peuvent être contrôlées de manière à tenir les grandeurs et les proportions des petits cristaux par rapport aux grands cristaux dans les limites requises pour les besoins de l'in- vention. En général, les petites grosseurs ne sont pas infé- rieures à 0,25 mm. On se rend compte que des cristaux aussi petits sont en fait de dimensions très grandes par rapport aux cristaux de neige actuellement d'usage courant. Mais ce- pendant le pourcentage des petits cristaux doit être limité en faveur de celui des grands si on désire s'assurer les meilleurs résultats.
On a trouvé que lorsqu'on presse ces gros cristaux avec une pression suffisante, le temps n'est pas trop long et le moule n'a pas besoin d'être très chaud pour obtenir des ' blocs parfaitement solides, uniformes, tenaces et stables, d'une densité de plus de 1420 kgs par m3, quelle que soit la distribution de la charge dans le moule avant la compression.
Les gros cristaux se comportent comme s'ils coulaient dans le 'moule, ce que les petits cristaux ne font pas.
Un facteur important semble être la basse températu- re initiale des cristaux à l'intérieur de la masse. S'ils sont exposés à l'air ou sont soumis au vide, les cristaux se subliment et se refroidissent jusqu'à -85 à -100 C, conformément au pourcentage d'air effectif ou de vide, suivant le cas. Ceci est de beaucoup inférieur au point de congélation normal de -79 C et probablement de beaucoup inférieur au point de congélation sous pression dans le moule.
Si les cristaux sont suffisamment sous-refroidis, de cette manière ou d'une autre manière, au moment de l'application de la forte pression dans le moule, des fragments minuscules
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peuvent facilement fondre, mais les grands conservent de grandes valeurs réfrigérantes, suffisantes pour conden- . ser le gaz et c'ongeler, le liquide qu'il soit aspiré ou refoulé à travers les passages qui existent initialement entre les fragments ou qui peuvent être formés intérieu- rement par la pression.
On peut employer une méthode de compression con- nue quelconque donnant une pression suffisante, la pres- sion préférée étant même pour de gros cristaux de plus de 72 kgs par cm2 pour des blocs de,25 cm de hauteur. Il faut noter toutefois que ces pressions ne sont données qu'à titre d'exemple et qu'une pression plus faible peut donner un résultat semblable si} le ,temps, le degré de chauffage, les grosseurs des cristaux ou l'épaisseur du bloc sont réglés de manière appropriée pour obtenir la liquéfaction et la re'cristallisation désirées. La struc- ture du produit est le meilleur critère pour savoir si ces conditions ont été convenablement remplies.
Pour illustrer les propriétés désirables obte- nues, on peut indiquer que des produits fabriqués dans le même appareil et dans les mêmes conditions que le produit de la présente invention, mais avec des cristaux plus fins, sont moins uniformes et en général de densité plus faible et beaucoup plus fragiles, ainsi qu'on a pu se rendre compte en faisant tomber les divers produits ou en les manipulant dans des conditions identiques. Lors- -qu'on se sert de neige ordinaire, les-produits, même les plus denses montrent des surfaces de rupture qui sont blanc de neige, très unies et suivent les directions de pression appliquées dans la fabrication. Ils ne compor- tent pas le clivage dentelé et cristallin du produit de l'invention.
On ne peut pas assez faire ressortir l'importan- ce de la densité uniforme, de la ténacité et de la struc- ture stable pour l'emmagasinage, car cs facteurs ont
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limité l'utilisation commerciale des produits tels que fa- briqués jusqu'ici et il a été jusqu'ici absolument néces- saire d'utiliser le bioxyde de carbone solide dans les 24 heures après sa fabrication, pour éviter des changements de structure pendant l'emmagasinage.
En raison de sa nature non poreuse et dense, le produit de l'invention est relativement stable et est moins sujet à ces changements;
Il faut noter que les blocs en cristaux pressés ne possèdent pas la résistance de structure et la ténacité com- merciales à moins que les cristaux soient de longueur suffi- sante pour s'emmêler et unir la masse, et, en général, les cristaux visibles à l'oeil nu dans le produit final ont une longueur supérieure à 1,5 mm et le plus souvent supérieure à 6 mm, bien qu'avec de très grands cristaux dans le produit il est vraisemblable que d'autres cristaux peuvent posséder une longueur inférieure à 1,5 mm sans perdre toutes les nouvelles propriétés du produit de l'invention, car ils sont mélangés parmi les grands cristaux, et noyés et unis par le solide amorphe,
Bien que les densités de ces éléments constituants du bloc peuvent quelque peu différer, il est évident que la distribution dans l'ensemble du bloc est uniforme au point que pour toutes les applications pratiques les densités et les valeurs réfrigérantes soient pratiquement les mêmes dans des morceaux tirés d'une partie quelconque du bloc.
Bien que le produit de la présente invention sit translucide à un degré notable, on peut encore augmenter sa transparence et dans des conditions spéciales on peut obtenir des blcs pratiquement transparents. Par exemple si les cristaux sont suffisamment exposés à l'air, ou sont soumis à un vide dans un appareil ferm;, ils sont refroidis par l'évaporation à une température de beaucoup inférieure au point de congélation normal de -79 C, et :peut-être jusqu'à -95 C. Si ces cristaux sur-refroidis sont mis en contact
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avec du bi-oxyde de carbone gazeux pur, ils peuvent.en con- denser une certaine partie sous forme liquide par absorp- tion de chaleur sensible. Ils congèlent de même le liqui- de formé par la grande pression et par la chaleur des pa- rois du moule.
Ces conditions règnent lorsque le bloc est comprimé. Si la température initiale à l'intérieur du bloc est assez basse, ces conditions suffisent pour solidifier tout le liquide résiduel, ou le bioxyde de carbone gazeux à l'intérieur de la masse, et il n'y a pas de bulles de gaz. Si, comme dans la fig. 3, l'air est exclus et qu'on applique un vide suffisamment grand, on obtient un bloc ab- solument clair sans bulles d'air.
En se reportant de nouveau aux fig. 1 à 3 on dé- crira diverses méthodes combinées pour la production et la croissance de cristaux. Par exemple, le liquide peut être déchargé dans la chambre par le jet à neige ordinaire, la sortie de gaz étant libre de façon à maintenir une.pression voisine de la pression atmosphérique, par exemple 0,7 kgs au-dessus de cette pression. Après avoir ainsi fabriqué la quantité désirée de neige ordinaire de bioxyde de car- bone, la pression peut être portée au triple point de 5k56 ou de préférence au-dessus soit 6k12 ou 7k36, de sorte que le bioxyde de carbone est déchargé dans la chambre,sous forme liquide pour humecter et de préférence noyer la nei- ge.
L'arrivée peut ensuite être coupée et le liquide peut bouillir aussi lentement qu'on désire pour permettre tout degré désiré quelconque de recristallisation ou de crois- sance des cristaux de neige pendànt l'évaporation du li- quide.
Bien que des théories relatives aux détails des phénomènes internes obscurs de la recristallisation ne soient pas essentielles pour la mise en oeuvre de la pré- sente invention, certaines de ces théories ont' offert des hypothèses utiles pour le travail, quelles que soient leur exactitude, et à ce sujet il semble désirable d'indi-
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quer une théorie relative aux dimensions des cristau x.
Lorsqu'on se sert de cristaux de neige ordinaires, ils sont si petits que quel que soit leur sous-refroidisse- ment, leur capacité d'absorption de chaleur individuelle reste très minime et leurs aires d'absorption de chaleur individuelles par unité de volume sont relativement gran- des. De plus les pores ou passages entre ces cristaux deviennent extrêmement petits sous la pression. En con- séquence, lorsque le gaz et le liquide formés par la chaleur du moule sont refoulés ou aspirés dans ces pas- sages capillaires, tous les cristaux sont disponibles pour absorber toute la chaleur de surplus.
Il en résul- te que toute la chaleur du gaz ou liquide pénétrant est promptement utilisée dans les couches externes du bloc, et que les entrées des passages internes sont rapidement obturées par la recongélation du liquide et du gaz qui entrent; en conséquence l'union à l'intérieur du bloc se fait presque entièrement par le chauffage et le soudage par points strictement localisés que la pression du pis- ton peut donner.
D'autre part, la capacité d'absorption de la chaleur est d'autant plus grande et l'aire d'ab- sorption de chaleur des cristaux est d'eu tant plus peti- te que les dimensions des cristaux sont plus grandes au moment où ils sont densifiés par glissement et rupture sous pression, et bien que le nombre de passages s'éten- dant vers l'intérieur'soit beaucoup moins grand, leur section transversale moyenne pour le passage du gaz et du liquide des parois du moule vers l'intérieur est mul- tipliée de manière correspondante. En conséquence si les cristaux ont de grandes dimensions moyennes, les pe- tits cristaux peuvent être complètement refondus et les vides remplis sans épuiser la capacité d'absorption de chaleur (pouvoir de recongélation) des gros cristaux et r fragments.
Cette théorie tend à expliquer pourquoi de grandes dimensions, et aussi des dimensions mélangées,
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sont désirables et aidera le fabricant dans le choix de grosseurs moyennes, appropriées pour l'épaisseur du bloc désiré et dans le réglage de tous les autres facteurs cidessus décrits comme contribuant à la meilleure mise en oeuvre de l'invention.
A titre d'illustration on peut dire qu'une quantité de cristaux de grosseurs mélangées, par exemple de 0,25 mm à 5 cm, suffisante pour un cube de 25 cm de côté, soumis à une pression de 127 kgs par cm2, plus ou moins, dans un moule convenablement chaud, abonne un bloc tenace, possédant une densité pratiquement uniforme de plus de 1510 kgs par m3, ainsi que les autres caractéristiques ci-dessus décrites d'aspect, de surfaces de rupture, dè formation de givre, de faible vitesse d'évaporation, etc.