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" Procédé de traitement des brais résineux et produits en résultant".
La présente invention vise à améliorer les qualités des brais résineux ---blanchis ou décolorés et est applicable à la fois à la colophane et au "brai de lignine" ou aux brais résineux obtenus de toute autre matière, ces diverses matières étant toutes comprises ci-après sous l'appellation de "brais résineux".
Les brais résineux obtenus par l'un quelconque des procédés connus consistent essentiellement en acide abiétique en en ses anhydrides. Ils contiennent toutefois des quantités considérables d'autres composés
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et de colorants qui leur donnent une couleur foncée, diminuent leur transparence et nuisent de diverses autres manières à leurs propriétés physiques, au dé- triment de leur valeur commerciale.
Diverses méthodes ont été proposées pour dé- colorer les brais résineux, étant donné que les brais les plus faiblement colorés se vendent plus cher que les brais fonoés, en supposant que les uns et les au- tres possèdent autrement les mornes propriétés. Parmi les procédés de ce genre, on mentionnera le traitement d'une dissolution de brai résineux dans du naphte ou un autre dissolvant analogue par de la terre à foulon ou d'autres argiles ou agents de blanchiment, traite- ment qui enlève une partie des corps colorants; la distillation du brai dans le vide ou dans un courant de vapeur d'eau surchauffée ou de gaz inertes;
le trai- tement du brai par certains dissolvants différentiels en vue de la séparation des corps colorants;et l'opé- ration consistant à éliminer des corps d'une solution de brai en les précipitant par certains haloïdes inor- ganiques, le chlorure stannique étant particulièrement mentionné.
Tous les procédés ci-dessus ont leurs avan- tages propres eu égard à la diminution de la teneur du brai en matières colorantes mais ont en oommun le défaut d'augmenter la tendance du brai à se cristallisera Ainsi, les sortes de colophanes régulières, c'est-à- dire dans l'état dans lequel elles sont obtenues direc- tement de la gemme ou mélange de colophane et d'essence de térébenthine exsudé de l'arbre vivant, n'ont guère ou pas tendance à se cristalliser. Toutefois, si on les soumet à un traitement de blanchiment ou de raf- finage comme indiqué ci-dessus, elles acquièrent une
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grande tendance à se cristalliser.
De même, quoique le "brai de lignine" ait fortement tendance à se cristalli- ser déjà à l'état brut (sorte FF), cette tendance aug- mente considérablement lorsqu'on le soumet à l'un quel- oonque des traitements de raffinage énumérés plus haut.
La tendance des brais à se cristalliser est généralement considérée comme un défaut grave d'un point de vue industriel parce qu'elle huit à l'application de ces brais à la fabrication des savons, des colles à papier ou des vernis.
Il existe un procédé, décrit par exemple dans le brevet américain No 1.643.276 du 20 Septembre 1927, consistant à traiter le brai de lignine brut pour supprimer la tendance qu'il possède à se cristalliser.
Ce procédé implique le chauffage du brai pendant diverses périodes de temps allant de 10 minutes à plusieurs heures à des températures comprises entre 260 et 325 C.
Le brevet susmentionné a trait au brai de lignine brut (non blanchi).
La demanderesse a découvert que lorsqu'une opération de chauffage de ce genre est appliquée soit au brai de lignine, soit à la colophane, après que ces matières ont subi un traitement de blanchiment selon l'un quelconque des procédés susmentionnés, la tendance nouvellement acquise ou augmentée du brai à se cristalliser diminue notablement ou peut même être complètement supprimée, selon l'intensité et la durée du traitement.
Ce résultat ne pouvait pas être prévu, car on ignorait que les changements que les divers traitements de blanohiment font subir à la résine et auxquels est due la tendance nouvellement créée ou augmentée du brai à se cristalliser étaient d'une nature reversible. 'le
De plus, dans le cas du brai de lignite blanchi la demanderesse a découvert qu'un traitement thermique
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tel que celui susmentionné donne des effets précieux qui n'ont aucun lien aveo ceux obtenus sur le brai de lignine brut (non blanchi) et qu'il était donc entièrement impossible de prévoir. Les plus importants de ces effets sont ceux que ce traitement produit sur certains corps colorants visibles et potentiels que contient le brai de lignine, comme il sera explique ci-après plus en détail.
Les recherches de la demanderesse ont démontré que le brai de lignine contient plusieurs corps colo- rants dont certains sont colorés à l'état naturel (ou acide) du brai et dont d'autres (ou au moins un des au- tres) ne sont pas colorés dans l'état initial ou acide du brai mais acquièrent cette couleur après le traitement du brai de lignine par un alcali.
En raison de ce fait, lorsqu'on dissout un brai de lignine même faiblement coloré dans une solution d'alcali, comme on le fait par exemple dans la fabrication du savon de résine pour l'encollage de la pâte à papier dans la pile hollandai- se, et qu'on traite le savon de résine par de l'alun ou un autre oomposé de l'aluminium, le précipité qui adhère au papier acquiert une couleur jaunâtre ou bru- nâtre, ce qui constitue évidemment un inconvénient dans la fabrication d'un papier blanc ou très faiblement ooloré.
Ce dernier corps sera appëlé ci-après "oorps colorant potentiel". L1 ne possède pas de couleur en soi mais acquiert de la couleur après neutralisation et précipitation subséquente à l'aider sels d'aluminium.
Il ne faut pas confondre ce corps colorant potentiel aveo certains autres corps colorants latents qui acquièrent leur couleur lorsqu'on traite le brai par un alcali et laisse reposer à l'air libre. Ces der-
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niera corps acquièrent une couleur jaunâtre dans le milieu alcalin et en présence d'un oxydant (air). Les corps colorants potentiels que concerne la présente invention se développent sur le précipité après que la solution aloaline a été acidifiée par des sels d'alu- minium.
Oe corps colorant particulier qui produit la teinte jaunâtre lorsque le brai de lignine est em- ployé à titre de colle sur du papier blanc est le plus difficile à éliminer par les procédés connus jusqu'à ce jour. On peut en éliminer une grande partie à l'aide de grandes proportions de certains dissolvants diffé- rentiels, mais si l'on a recours à ce moyen'on perd aussi une grande partie du brai faiblement coloré, ce qui tend à rendre le procédé irréalisable économiquement.
Il est aussi possible d'éliminer entièrement ce corps oolorant indésirable par l'application de grands pourcentages de chlorure stannique, mais la dépense qu'entraîne la récupération d'aussi grandes quantités de chlorure stannique augmente considérablement le coût@ de l'exploi- tation d'un procédé de ce genre.
La demanderesse a maintenant découvert que si l'on appliaue une opération de chauffage telle que celle susmentionnée à un brai de lignine qui a subi un trai- tement de blanchiment à l'aide de dissolvants diffé- rentiels, de chlorure stannique ou composé analogue ou de terre à foulon ou autres argiles absorbantes, non seulement cette opération diminue ou détruit la ten- danse à la cristallisation, mais elle a un effet des- truotif sur le corps colorant potentiel susmentionné.
En d'autres termes, elle détruit le corps particulier auquel est due la coloration jaunâtre ou brunâtre qui se développe lorsque la colle préparée à l'aide du brai
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contenant ce corps est précipitée sur le papier par des sels d'aluminium.
Un autre effet utile d'un traitement thermique de ce genre sur du brai blanchi ou décoloré est d'éliminer de nouvelles quantités du colorant visible et d'augmenter ainsi le degré de raffinage du brai.
Ainsi, par exemple, si la qualité initiale du brai était I ou K, le traitement thermique suivant l'invention la transforme en N; si la qualité initiale était M, le traitement thermique améliore cette qualité qui devient équivalente à WG; une qualité N s'améliore et devient équivalente aux sortes les plus belles actuellement connues, savoir WW ou X.
En ce qui concerne la désignation américaine susindiquée des sortes ou qualités, eu égard à la couleur du brai, la table suivante, établie par des auteurs français, indique la correspondance entre cette' désignation et la désignation française.
Brais Brais noirs B -C- D Brais E.-F - G Brais clairs E -I - K - M Colophanes Colophane moyenne N - W.G.- W.W.
Baie W.X.-X-AA.
Extrapole à partir de AAA-AAAAAA Cristal Brai le plus incolore fabriqué jusqu'à ce jour.
On peut mentionner d'autres effets secondaires utiles par eux-mêmes ou amenant le brai à un état plus approprié à certains traitements subséquents* Ainsi, dans le cas du brai de lignine, le traitement thermique suivant l'invention diminue la teneur en
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eau. Les brqis de lignine contiennent, selon la façon dont ils ont été récupérés, de 0,1 à 0,2 millièmes d'eau dissoute. Les recherches se rapportant à la pré- sente invention ont démontré que cette humidité dis- soute joue un certain rôle dans la tendance du brai à se cristalliser et que le fait d'éliminer 1'humidité au point qu'il n'en reste plus que 1/2 pour mille di- minue cette tendance.
De faibles quantités d'humidité sont retenues d'une façon tenace par le brai et ne peu- vent pas être éliminées à la température ordinaire à laquelle le brai se liquéfie, par exemple à 150 ou même
2000 0, à moins que cette liquéfaction ne soit réalisée sous une pression réduite, par exemple un vide de 50 à 75 millimètres de mercure. Dans le procédé de chauf- fage qui fait l'objet de cette invention, il est facile d'éliminer l'humidité et cette élimination joue un rôle important dans la diminution de la tendance à la cris- tallisation.
De même, le traitement thermique suivant l'in- vention semble avoir un effet chinique sur certains des éléments du brai tels que les résènes ou l'acide abiétique lui-même. Il en résulte que lorsque, après un traitement thermique de ce genre, on soumet le brai à une distillation réalisée sous un vide partiel au- dessous d'une oolonne de fraotionnement jusqu'à ce que quelques pour cents, par exemple 1 à 10 % de sa masse, aient été disLillés, on obtient dans le résidu un brai de point de fusion élevé et de viscosité élevée. Ces propriétés sont très utiles dans l'application du brai à la fabrication des vernis ou laques ou des noyaux de fonderie.
Il y a lieu de noter que la simple distillation sous un vide partiel, c'est-à-dire une distillation dans le vide appliquée à un brai n'ayant pas été
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traité thermiquement suivant l'invention, ne donne pas ces effets avantageux.
Sur la base des découvertes qui précèdent, la présente invention consiste à éliminer les corps co lorants visibles des brais résineux (brai de lignine ou colophane) par l'un quelconque des procédés connus (trai- tement à l'aide de terre à foulon, distillation, dis- solution fractionnée ou précipitation fractionnée par du chlorure stannique ou d'autres haloïdes inorganiques), conjointement avec le traitement thermique décrit dans le brevet américain susmentionné, cette dernière opé- ration ayant aussi pour effet d'éliminer le "corps co- lorant potentiel", ce par quoi on entend le ou les corps colorants qui sont présents dans le brai de ligni- ne et qui produisent une coloration lorsqu'on emploie le brai pour l'encollage.
On indiquera ci-après diffé- rents modes de réalisation de l'invention, applicables à la fois au brai de lignine et à la colophane.
(a) On distille d'abord le brai original dans le vide, puis on le soumet à un traitement thermique à 260-3000 0, de préférence au-dessus de 2800 C. On peut continuer à chauffer de 2 à 8 heures selon la tempéra- ture, comme décrit dans le brevet américain susmentionné.
(b) On traite d'abord la colophane ou le brai de lignine originaux (à l'état dissous dans du naphte ou un autre dissolvant) par du chlorure stannique ou un autre haloïde inorganique pour précipiter et séparer les corps colorants visibles, et l'on soumet alors ce brai faiblement coloré (après avoir éliminé la dissolvant par distillation) à un traitement thermique à 2600 0 environ, pendant 8 heures environ, ou à 300 c environ pendant 2 heures environ, ce qui a pour effet de dimi- nuer considérablement la tendance du brai à se cris-
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talliser et (dans le brai de lignine) détruit le "oorps colorant potentiel".
(o) On soumet d'abor@ le brai original au pro- cédé de dissolution fractionnée susmentionné, puis, après que la majeure partie de la couleur visible a été éliminée, on le soumet au traitement thermique à o 260-300 C comme indiqué précédemment, ce qui diminue considérablement sa tendance à cristalliser et (dans le cas du brai de lignine) détruit le corps oolorant poten - tiel.
Les modes opératoires particuliers décrits ci- dessus sous (a), (b) et (o) peuvent être appliqués à un brai résineux blanchi par tout autre procédé bien connu, par exemple par le traitement à l'aide de terre à foulon.
On a spécifié ci-dessus que le traitement ther- mique du brai est réalisé à 2600 0 pendant 8 heures ou à 300 C pendant 2 heures, le temps varie à l'inverse de la température. La température peut même être portée à une valeur un peu plus élevée, par exemple 325 C, auquel oas le changement serait suffisant an bout de
10 minutes environ.
Avec certaines sortes de Brais de lignine, on peut élever la température un peu plus haut que 3250 C, mais il est plus reoommandable, en général, de ne pas élever la température sensiblement au-dessus de 300 C et de maintenir cette température pendant 2 heures environ, la conversion désirée étant ainsi produite sans ou'on risque de surchauffer la masse au point de provonuer une réaction secondaire nui- sible. Pour détruire le corps colorant potentiel de la faqon la plus complète sans introduire de réactions latérales nuisibles, il est préférable d'élever la température à 2800 C ou au-dessus.
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La rotation optique du brai, déterminée par l'essai de cette matière en solution dans le naphte, sert de guide pour déterminer la tendance du brai à se cristalliser.
La colophane du commerce peut varier considérablement en ce qui concerne sa rotation optique, oelle-oi étant usuellement oomprise entre + 7 et + 20 environ (pour le produit non distillé). Si la rotation optique ainsi déterminée est * 20 ou davantage, la tendance à la cristallisation est faible. Si elle atteint t 25, oette tendance est pratiquement nulle.
Pour appliquer ces faits au présent procédé, on peut prélever de temps à autre des échantillons de la matière soumise au traitement et déterminer leur rotation optique par des essais. Lorsqu'un essai montre que la rotation spécifique est comprise entre + 20 et + 25 ou au-dessus, on verse la charge entière hors de la chaudière et on la refroidit, ce refroidissement étant de préférence effectué rapidement, par exemple en faisant circuler de l'eau froide dans des chemises ou serpentins. De oette manière, il devient possiblè d'éviter la cristallisation indésirable du brai. Il est facile, par le présent procédé, d'élever la rotation optique d'une bonne colophane (qu'elle ait ou non été distillée dans le vide) à t 25 ou même + 32.
Pour oer- tains usages, * 25 ou davantage est très satisfaisant.
Dans le oas du brai de lignine, des essais de rotation optique peuvent être également effectués pour observer la marche du traitement. Les limites numériques qui interviennent dans ce cas sont toutefois différentes, ainsi qu'on devait sty attendre. Ainsi, lorsqu'un brai de lignine blanchi a été traité thermiquement suivant l'invention jusqu'à ce que sa rota-
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tion optique soit devenue supérieure à + 10, par exemple comprise entre + 10 et + 15, la quantité de corps colorants potentiels qu'il renferme a été réduite pratique- ment à zéro.
De mette, lorsque, avec le même échantillon, on continue le traitement thermique jusqu'à ce que la rotation optique ait atteint une valeur supérieure à + 30, par exemple + 40 ou davantage, on constate que l'échantillon possède cet avantage supplémentaire d'avoir très peu tendance à se cristalliser. L'amélioration ap- portée à la couleur visible, de la façon susmentionnée, marche de pair avec l'amélioration relative aux corps colorants potentiels. En d'autres termes, lorsque la rotation optique est + 10 à + 15 environ, la diminution de couleur est déjà très remarquable.
Suivant la présente invention, on obtient ce que la demanderesse considère comme étant un produit absolument nouveau, savoir un brai de lignine blanchi ou décoloré (ou très faiblement coloré) et n'ayant pas de tendance notable à se cristalliser, lequel produit,' après qu'il a été traité par un alcali et précipite par des composés d'aluminium, ne provoque pas une coloration jaunâtre ou brunâtre.
Bien entendu, les termes "blanchiment" et "décoloration" comprennent l'élimination de toute la couleur ou d'une partie importante de la cou- leur.;
On attirera 1'attention sur le fait qu'une colophane de couleur relativement faible (n'ayant été soumise à aucun traitement de blanchiment) ne possdera pas une très grande tendance à se cristalliser, étant donné qu'elle n'aura pas subi de traitement thermique énergique. Par contre, si on la soumettait à l'un quelconque des traitements de blanchiment susmentionnés en vue d'en
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améliorer encore la couleur, elle acquérerait une grande tendance à se cristalliser. Cette tendance à la cristallisation reni le produit moins propre à un grand nombre de ses usages.
Heureusement, la demande- resse a découvert que si l'on soumet une colophane blanchie de ce genre à un traitement thermique comme précédemment décrite sa tendance à cristalliser est de nouveau diminuée ou pratiquement supprimée, ce qui amé- liore considérablement ce produit pour un grand nombre de ses usages.
Par le tenue "blanchi" employé dans la présente description, on entend comprendre le brai dont la couleur visible a été diminuée par l'un quelconque des procédés bien connus tels que la distillation, l'ex- traction à l'aide de dissolvants différentiels, le traitement par des sels inorganiques ou la filtration à travers de la terre à foulon.
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