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BREVET D'IMPORTATION Procédé pour le traitement de matières à structure moléculaire élevée, de nature colloi- dale.
Il a été découvert que des propriétés, en particulier la solubilité, de substances colloidales de structure mo- léculaire élevée, par exemple de résines, de cellulose et de leurs dérivés, de l'amidon, des protéines, du caoutchouc, des genres de gommes et des matières analogues, peuvent -et être modifiées 'lorsque ces substances sont soumises à un traitement mécanique.
Le traitement mécanique ou la dispersion de la substan-' ce consiste en une désintégration au cours de laquelle il faut atteindre avantageusement des grosseurs de grains in- férieures à 0,1 mm. ou bien en un écrasement et un refou- lement. Ces opérations sont à exécuter dans des moulins à corps de broyage mobiles, par exemple des moulins à bil- les et des. moulins analogues ou dans des laminoirs appro- priés. Le degré de finesse à atteindre se trouve suivant le genre de la substance colloïdale à structure moléculaire
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élevée, pour les résines fossiles récentes.à peu près en- dessous de 0,07 mm. pour la cellulose et l'amodon aux en- virons de lu.
La dispersion effectuée suivant la prèsen- te invention a pour effet que -la structure colloïdale de la substance à structure moléculaire élevée est ouverte ou désagrégée par écrasement ou par refoulement de telle façon que cette substance peut, après la dispersion mécanique, par coopération avec d'autres substances, par exemple des liquides, être désintégrée jusqu'à une liaison micellaire ou moléculaire, dans des conditions dans lesquelles sans cette dispersion mécanique une semblable pénétration phy- sico-chimique (dissolution, gonflement, etc.) n'est pas possible.
Si la dispersion est effectuée dans des moulins à corps de broyage mobiles, la quantité de la matière à mou- dre est prise de préférence au maximum à 10% et avantageu- sement en-dessous de 5% du poids des corps de broyage.
Suivant la nature des substances colloïdales à structure moléculaire élevée, leur poids spécifique, le degré de fi- nesse désiré, la quantité de matière doit être fixée pour les résines à 3%, pour l'amidon à environ 1% du poids des corps de broyage. En général la quantité de matière sera prise d'autant plus petite qu'elle doit être dispersée plus finement.
La durée du traitement mécanique peut être raccourcie dans beaucoup de cas par l'emploi de la chaleur et il faut employer avantageusement alors des températures jusque 100 et éviter en ce cas les températures supérieures à 2000 aux- quelles des décompositions des substances colloïdales se produisent. Le traitement mécanique ou la désintégration peut être effectuée en présence d'autres substances solides ou liquides dans lesquelles les substances à structure mo- léculaire élevée sont gonflables ou solubles, ou deviennent
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solubles au cours de la dispersion mécanique.
Parmi les substances à structure moléculaire élevée, de nature colloïdale, dont la solubilité, le degré de gon- flement ou'd'autres propriétés sont modifiées par le trai- tement mécanique intense, on peut citer entre autre les ré- sines fossiles et les résines fossiles récentes, par exem- ple le copal du Congo, qui sont presque insolubles ou gon- flables seulement de façon non homogène et qui, après la désintégration à une grosseur de grain inférieure à 0,1 mm.
se dissolvent facilement dans de nombreux dissolvants tels que les alcools, les esters, les cétones, etc.., pour for- mer des laques, se réunissent à des agents de ramollissement à point d'ébullition élevé comme le camphre et ses succé- danés pour former des masses platiques ou, éventuellement en mélange avec d'autres substances comme des acides gras, des polyacides formant des résines, etc., se laissent trans- former chimiquement par des réactifs appropriés, par exem- ple par neutralisation, estérification, etc.. On peut finalement opérer, dans cet état obtenu par dispersion mécanique, des combinaisons de résines fossiles récentes avec des résines artificielles et des décompositions des résines fossiles récentes en leurs constituants.
Le traitement mécanique de résines insolubles en présence de grandes quantités de liquides à l'aide de mou- lins à colloïde tournant très rapidement a déjà été proposé.
Outre les difficultés techniques considérables, la réalisa- tion pratique de cette proposition a été tout à fait sans résultat. Il est d'autant plus surprenant de constater que le procédé suivant la présente invention permet, même à l'état sec, une dispersion très poussée, transformant notablement les propriétés de la substance dispersée, sans élévation considérable de la durée de broyage et de la dépense de force motrice.
Dans le cas des esters de cellulose et des éthers
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de cellulose, le traitement mécanique intensif suivant la présente invention a pour effet une diminution notable de la viscosité des solutions et une transformation de la so- lubilité, dans le cas de la cellulose une capaeité deré- action plus élevée et un solubilité plus élevée de ses produits de décomposition, dans le cas de l'amidon un de- gré de gonflement plus élevé et une solubilité meilleure, dans le cas de protéines une viscosité plus petite des so- lutions et une absorption moindre d'eau lors de la gélifi- cation.
Exemple l.-
0.3 kg. de copal du Congo sont broyés dans un moulin en tambour à corps de broyage en forme de baguettes d'un poids total d'environ 10 kg., jusqu'à ce que 95% environ des particules soient plus fines que 0,075 mm et 85% soient plus fines que 0,060 mm. La poudre est facilement soluble dans les alcools et les esters. Les solutions peuvent être transformées.en laques d'une manière connue avec des huiles siccatives, des esters de cellulose, des agents de ramol- lissement, etc., seules ou en mélanges avec des acides gras, par exemple de l'huile de lin, être estérifiées avec des alcools, par exemple de la glycérine, éventuellement sous pression, être résinifiées en mélange avec des phénols au moyen d'aldéhydes, etc..
Exemple 3 -
De l'éther de benzylcellulose est dispersé dans un moulin en tambour faiblement chauffé pendant environ 10 heures. Après ce traitement, l'éther de cellulose est gonflable et soluble dans un mélange de 80 parties d'acé- tone et 20 parties de benzol dans lequel il n'est pas au- paravant soluble. Des solutions de même concentration dans 3- parties de benzol et 10 parties d'alcool sont, après le traitement mécanique, notablement plus fluides qu'auparavant.
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La dispersion de l'éther de cellulose peut, avec un résultat correspondant, être effectuée également entre des cylindres chauffés.
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IMPORT PATENT Process for the treatment of materials with a high molecular structure, colloidal nature.
It has been found that properties, in particular solubility, of colloidal substances of high molecular structure, for example resins, cellulose and their derivatives, starch, proteins, rubber, gum types. and like materials, can and be modified when these materials are subjected to mechanical processing.
The mechanical treatment or dispersion of the substance consists of a disintegration during which grain sizes of less than 0.1 mm are advantageously achieved. or in crushing and pushing back. These operations are to be carried out in mills with mobile crushing bodies, for example ball mills and. similar mills or in suitable rolling mills. The degree of fineness to be achieved is found according to the kind of colloidal substance with molecular structure
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high, for recent fossil resins, about below 0.07 mm. for cellulose and amodon in the vicinity of lu.
The dispersion carried out according to the present invention has the effect that -the colloidal structure of the substance with high molecular structure is opened or disintegrated by crushing or by pushing back in such a way that this substance can, after the mechanical dispersion, by cooperation with d 'other substances, for example liquids, to be disintegrated to micellar or molecular bonding, under conditions in which without this mechanical dispersion such physical-chemical penetration (dissolution, swelling, etc.) is not possible. .
If the dispersion is carried out in mills with movable grinding bodies, the amount of the material to be ground is preferably taken at most 10% and more preferably below 5% of the weight of the grinding bodies.
Depending on the nature of the colloidal substances with high molecular structure, their specific weight, the degree of fineness desired, the amount of material should be set for the resins at 3%, for the starch at about 1% of the weight of the bodies of. grinding. In general the quantity of matter will be taken all the smaller as it must be dispersed more finely.
The duration of the mechanical treatment can be shortened in many cases by the use of heat and it is then necessary to advantageously employ temperatures up to 100 and in this case avoid temperatures above 2000 at which decompositions of the colloidal substances take place. The mechanical treatment or the disintegration can be carried out in the presence of other solid or liquid substances in which the substances of high molecular structure are swellable or soluble, or become.
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soluble during mechanical dispersion.
Among the substances of high molecular structure, colloidal in nature, the solubility, degree of swelling or other properties of which are modified by intense mechanical processing, mention may be made, among others, of fossil resins and Recent fossil resins, eg Congo copal, which are almost insoluble or only non-homogeneously swellable and which after decay to a grain size of less than 0.1 mm.
dissolve easily in many solvents such as alcohols, esters, ketones, etc., to form lakes, combine with high boiling softening agents such as camphor and its substitutes to form plastic masses or, optionally in admixture with other substances such as fatty acids, polyacids forming resins, etc., are allowed to be chemically transformed by suitable reagents, for example by neutralization, esterification, etc. .. We can finally operate, in this state obtained by mechanical dispersion, combinations of recent fossil resins with artificial resins and decompositions of recent fossil resins into their constituents.
The mechanical treatment of insoluble resins in the presence of large quantities of liquids using very rapidly rotating colloid mills has already been proposed.
Apart from the considerable technical difficulties, the practical realization of this proposal has been completely unsuccessful. It is all the more surprising to note that the process according to the present invention allows, even in the dry state, a very thorough dispersion, notably transforming the properties of the dispersed substance, without considerably increasing the grinding time and the driving force expenditure.
In the case of cellulose esters and ethers
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of cellulose, the intensive mechanical treatment according to the present invention has the effect of a notable decrease in the viscosity of the solutions and a transformation of the solubility, in the case of cellulose a higher capacity of action and a higher solubility of cellulose. its decomposition products, in the case of starch a higher degree of swelling and better solubility, in the case of proteins a lower viscosity of the solutions and a lower absorption of water during gelation. cation.
Example l.-
0.3 kg. of Congo copal are ground in a drum mill with a rod-shaped grinding body with a total weight of about 10 kg., until about 95% of the particles are finer than 0.075 mm and 85% are thinner than 0.060 mm. The powder is easily soluble in alcohols and esters. The solutions can be made into lakes in a known manner with drying oils, cellulose esters, softening agents, etc., alone or as mixtures with fatty acids, for example linseed oil. , be esterified with alcohols, for example glycerin, optionally under pressure, be resinified as a mixture with phenols by means of aldehydes, etc.
Example 3 -
Benzylcellulose ether is dispersed in a weakly heated drum mill for about 10 hours. After this treatment, the cellulose ether is swellable and soluble in a mixture of 80 parts of acetone and 20 parts of benzol in which it is not previously soluble. Solutions of the same concentration in 3 parts of benzol and 10 parts of alcohol are, after the mechanical treatment, notably more fluid than before.
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The dispersion of the cellulose ether can, with a corresponding result, also be carried out between heated rolls.