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Procédé de production de masses plastiques et de fibres textiles artificielles.
@ La présente invention se rapporte à la production de masses plastiques et de fibres textiles artificielles, et elle a pour objet un procédé de fabrication essentiellement caractérisé par ce qu'on traite une caséine végétale ou animale, ou un mélange des deux, en présence d'une solution vinylique ou d'une précipi- tation vinylique.
On connaît déjà des procédés basés sur l'emploi de solutions vinyliques - d'autres sur l'emploi de précipitations vinyliques et d'autres basés sur l'emploi de caséines végétales ou de caséi- nes animales. Pour bien faire comprendre l'intérêt du nouveau procédé, il est intéressant d'examiner brièvement les quatre pro- cédés connus, mentionnés.
1. Solutions vinyliques.
On sait que certaines solutions vinyliques forment des masses plastifiantes. On sait par exemple que des cristaux polymé- risés de vinylacétate, de préférence à haute viscosité, dissous
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dans des solvants, non acides, et de préférence dans du trichloré- thylène ou similaire, comme le dichlorure de méthylène ou autres, donnent naissance à des masses fibreuses, de viscosités variables, suivant la densité vinylique et dans des proportions telles que ces masses peuvent être filées. Ces solutions filables n'ont pas été utilisées comme textile à cause de leur prix de revient, actuellement très élevé et aussi à cause des difficultés de sé- chage rapide des fibres formées.
Cependant en vue d'obtenir une masse plastique d'un prix de revient moins onéreux, on a proposé de plonger des cristaux polymérisés d'acétate de vinyle dans du butylglycol, ou produit de la même famille. Au bout de quelques jours les cristaux de vinylacétate se transforment en masse visqueuse.
Ce mélange est alors ajouté au trichloréthylène, ou simi- laire, qui dissout complètement la masse et forme un liquide colloïdal, susceptible d'être transformé en fibres plastiques ou textiles.
Cependant le prix de revient de ces fibres est encore ac- tuellement trop élevé.
Ces solutions et mélanges sont connus.
2. Précipitations vinyliques,
Cependant on peut aussi obtenir des masses filables en uti- lisant les précipitations vinyliques. Par exemple, une solution de vinylacétate en cristaux dissous dans du trichloréthylène ou similaire peut être mélangée à de l'huile de poisson, graphitée ou non, ou à tout autre corps gras naturel ou synthétique.
Ce mélange d'un corps gras avec une solution vinylique, laisse déposer une masse visqueuse, qui, amorcée, se laisse éti- rer en fils de toutes épaisseurs.
Les fibres ainsi produites doivent passer dans un bain chaud ou par un bain de lavage, qui dissout les huiles en suspens.
Il faut simplement choisir un état thermique convenable pour fa- ciliter l'opération. Les fibres ainsi formées sont imperméables
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à l'eau et aux gaz toxiques.
Ces formations sont connues.
3. Caséine animale.
On sait que l'on peut obtenir des masses plastiques par le traitement de la caséine animale, extraite du lait naturel de vache. Pour préparer une telle masse plastique, on extrait la caséine du petit lait par coagulation (par présure, par aci- de lactique ou par acides minéraux dilués).
La caséine, libérée ou non de toute impureté est réduite en poudre. Elle peut être déminéralisée ou non. Elle est conver- tie ensuite en pâte par pétrissage à des températures comprises entre + 24 et + 40 centigrades maximum, grâce à sa solution dans une liqueur alcaline. La solution alcaline est à base de soude caustique ou de carbonate de soude ou d'ammoniaque. On em- ploie de l'eau pure distillée ou non.
Ce travail est exécuté dans des pétrins malaxeurs à doubles parois, chauffés à l'eau chaude ou à la vapeur à des températures uniformes.
Après malaxage, on obtient une masse émulsionnée, colloï- dale, qui peut être transformée en fibres plastiques et textiles.
Mais ces fibres sont cassantes, même après un bain de formaldéhyde ou de son polymère le trioxyméthylène.
Les procédés ordinaires de production de fibres plastiques et textiles à la caséine animale sont connus.
4.. ' Caséine végétale.
On sait que l'on peut également obtenir des masses plasti- ques, par le traitement de la caséine végétale, telle par exem- ple la caséine végétale extraite de la graine de soja, ou de graines de légumineuses, la caséine étant une légumine.
La formule de la caséine animale, comme celle de la caséine végétale, varie dans les limites suivantes :
Carbone 50 à 55 %
Hydrogène : 6,5 à 7,5 %
Oxygène 19 à 23 %
Azote 15 à 17 %
Soufre 0,3 à 2 %
Phosphore : 0,3 à 0,75 %
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Il y a diverses méthodes de production de la caséine végé- tale ou légumine. Les graines de soja, par exemple, débarrassées de leurs écorces et pilonnées fortement avec un peu d'eau distil- lée, sont écrasées, après trempage, à l'état froid de façon à obtenir une boue laiteuse très fine et très homogène.
Le magma obtenu est délayé dans dix fois son poids d'eau distillée. Après malaxage, on passe le lait végétal dans une toile assez fine et on presse le résidu. On chauffe le lait vé- gétal ainsi obtenu à l'ébullition, et on y ajoute environ deux grammes de sélénite ou de gypse pulvérisé en poudre impalpable par litre de lait végétal. La caséine se coagule ; lavée et pressée, elle devient très blanche. Cette caséine est soluble dans les lessives caustiques. Elle se traite ensuite comme la caséine animale, mais avec des proportions moindres de soude caustique ou de carbonate de soude ou d'ammoniaque.
On forme ainsi des masses plastiques qui peuvent être filées.
Mais les fils de caséine végétale, même après indissolubilisation par la formaldéhyde ou par son polymère le trioxyméthylène, res- tent cassants même après déminéralisation de la caséine, mais à un degré différent que les fibres textiles produites par la ca- séine animale.
Cet exposé des procédés et méthodes connues amène, en ce qui concerne plus particulièrement les caséines, aux remarques suivantes : a) les caséines végétales sont moins denses que les caséi- nes animales.
Densité des caséines végétales : 1,20 en moyenne
Densité des caséines animales : 1,26 en moyenne. b) les caséines végétales ont une autre constante isoélec- trique, que les caséines animales.
Constante isoélectrique :
Caséine animale : 4,7
Caséine végétale: 5,1.
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c) Cependant en observant la formation de la caséine ani- male et en la comparant à la formation de la caséine végétale, on note des différences essentielles dans la production des deux caséines, ayant cependant une formule chimique, souvent identique. Cette différence est moléculaire. La caséine animale est obtenue par coagulation au moyen de présure, d'acide lacti- que ou d'acides minéraux dilués. La caséine végétale est obte- nue par coagulation au moyen de sélénite ou de gypse pulvérisé.
Les proportions de lessives alcalines pour la préparation des masses plastiques ne sont pas les mêmes. Les lessives alcalines pour la caséine animale sont plus concentrées. Il se fait donc que si l'on fait des masses plastiques de source animale et des lmasses plastiques de source végétale, et si l'on mélange ces masses dans une proportion de 40 % de masses plastiques de source animale et de 60 % de masses plastiques de source végé- tale, on obtient des fibres plastiques et textiles moins cassan- tes et plus aptes à subir les opérations textiles.
Si maintenant on malaxe ces mélanges de masses caséinates, 40 % de source animale et 60 % de source végétale, dans un malaxeur à doubles parois, chauffé à la vapeur ou à l'eau chaude à la température de + 35 Centigrades et si l'on prolonge suffi- samment le malaxage, on obtient une masse colloïdale émulsionnée, moins cassante au filage, une masse plus souple, plus textile que si les deux caséines avaient été traitées séparément ou dans d'autres proportions, ou à une autre température. d) Cependant si ces caséines animales et végétales sont mélangées à des colles ou gélatines végétales ou algines extrai- tes des algues marines, on obtient des résultats encore plus remarquables.
Parmi les gélatines végétales, il faut noter l'agar-agar, tiré des mousses de Ceylan, de Chine, de Java ou du Japon.
Ces colles végétales en qualités différentes peuvent égale- ment être tirées des mousses de Corse, de Sicile et de Sardaigne, ainsi que de toutes algues marines d'autre mer.
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Liais la proportion des colles végétales variera suivant l'origine et l'extraction.
On fait ainsi des masses formant des fibres plastiques et textiles par des mélanges à des températures variables de + 35 C. à + 40 C. maximum, par émulsionnage de divers caséinates de source animale ou végétale ou des deux sources, avec des colles végétales tirées des algues marines. Les mousses de mer produi- sent des colles végétales de compositions variées. L'algine préparée au carbonate de soude formera un alginate, qui se mélan- gera intimement aux caséinates de source végétale ou animale pour former une masse textile qui devra passer par des filières pour produire des brins textiles.
Les colles, gélatines ou algines qui proviennent des mous- ses de mer, se rapportent à la formule (C6 H10 O5)n; elles s'allient intimement par malaxage aux caséines neutralisées par les lessives alcalines, qui forment les colles albuminoides.
Les proportions des mélanges sont très diverses, comme sont très diverses les variétés d'algues marines. Mais on obtient une bonne masse plastique susceptible d'être filée, en mettant en mélange intime quelques grammes d'agar-agar ou gelose par kilogramme de caséine végétale ou animale, ou des deux, au moment du malaxage préparatoire à la formation des masses colloïdales émulsionnées, en respectant une température continue et uniforme aux environs de + 35 Centigrades. On obtient ainsi des fibres plastiques et textiles.
Ces remarques et considérations, qui permettent déjà d'ob- tenir des masses plastiques et des fibres et constituent partie accessoire de l'invention, ont amené l'inventeur au procédé fon- damental nouveau décrit ci-dessous.
Si avec une solution de 13 grammes de vinylacétate dans 87 grammes de trichloréthylène (ces proportions ne sont pas li- mitatives, mais elles servent d'exemple concret) on ajoute par malaxage émulsionné, une masse colloïdale préparée avec une les-
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sive caustique comprenant 10 grammes de soude caustique pour 40 grammes d'eau distillée à 100 grammes d'eau distillée et 50 (cinquante grammes) de caséine quelconque et si le malaxage est poussé à fond, on obtient une masse textile pouvant être filée.
Dans le pétrin à doubles parois, on émulsionne ces produits par malaxage à une température uniforme de + 35 C. ; on obtient ain- si par un émulsionnage suffisant une masse plastique qui, passée à la filière de 2 à 3 centièmes de millimètre de section, donne des fibres textiles de bonne souplesse, de bonne résistance mé- canique, imperméables, après avoir subi un bain de lavage et d'adoucissement composé d'eau glycérinée ou formaldéhyde ou son polymère le trioxyméthylène, surtout si le brin formé passe par un milieu à température froide de - 2 à-3 C.
Ce bain rendra ces fibres textiles indépendantes déliées entre elles et déliées de la masse, possédant les qualités re- quises pour obtenir des fibres fines et résistantes, douces et souples, pouvant être filées et tissées en toutes couleurs.
Cependant on peut également augmenter la concentration de la solution vinylique en mettant une plus grande partie de vinyla- cétate, 25 grammes par exemple pour 75 grammes de trichloréthy- lène ; on augmente ainsi la résistance mécanique des fibres tex- tiles. On arrive à augmenter également cette résistance en aug- mentant la proportion des caséines, en mettant par exemple 100 (cent) grammes de caséines au lieu de 50 (cinquante) en augmen- tant au préalable le volume de la lessive alcaline. On peut même faire simultanément les deux opérations et produire des fi- bres plus résistantes et des masses plastiques plus compactes.
Pour obtenir facilement ces résultats, il faut tenir compte des qualités de la masse colloïdale. Il ne faut pas que se pro- duise la dépolymérisation de la solution vinylique, mise en pré- sence de la masse colloïdale de caséinate. Il faut tenir,note du fait que l'on se trouve en présence d'une masse totale néga- tive, dont toutes les molécules se repoussent électro-statique-
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ment. Il faut aussi maintenir une température uniformément constante. Il faut un émulsionnage parfait, donnant un produit homogène. Il faut soigner que l'eau de la lessive alcaline soit bien pure. Il faut tenir compte des qualités de pureté des pro- duits employés et du matériel servant aux opérations, tant au point de vue diélectrique qu'au point de vue des phénomènes d'io- nisation qui se présentent.
Si au lieu de 100 grammes de solutions vinyliques comprenant 13 grammes d'acétate de vinyle dans 87 grammes de trichloréthylè- ne, on remplace cette solution par une combinaison de moitié de cette solution avec moitié de butylglycol, on arrive par malaxa- ge intime avec la caséine au même résultat de production de fi- bres plastiques et textiles mais avec un prix de revient diffé- rent.
Si d'autre part on emploie 50 % de l'une de ces deux solu- tions vinyliques, avec 50 % d'huile de poisson, ou autres corps gras, naturels ou synthétiques, comme par exemple la paraffine mais dans des proportions choisies, on obtient avec la caséine animale ou végétale, ou les deux, des fibres plastiques et tex- tiles souples et résistantes.
Toutes ces proportions sont citées comme exemples, elles peuvent varier suivant la résistance mécanique demandée pour les besoins des fibres plastiques et textiles.
A titre de variante, on obtient aussi, conformément à l'in- vention, des masses plastifiantes pouvant être transformées en fibres plastiques et textiles en mélangeant intimement des solu- tions vinyliques ou des précipitations vinyliques d'huile de poisson et de corps gras, avec des gélatines ou colles végétales algines, extraites des algues marines dans la proportion de 5 à 30 % en poids des gélatines végétales ; les chiffres cités n'étant pas donnés à titre limitatif, mais à titre d'exemple.
On obtient surtout des pellicules, lamelles, films et pla- ques. Pour obtenir un bon résultat, il faut maintenir une tempé - rature uniforme de + 30 C. pendant toute l'opération. On obtient
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aussi des fibres textiles bien équilibrées.
Mais pour obtenir des masses plastiques produisant des fils plus résistants encore, il y a lieu d'unir par malaxage les so- lutions vinyliques ou précipitations vinyliques d'huiles de pois- son ou autres corps gras, avec les caséinates de source végétale ou animale ou des deux sources réunies par l'intermédiaire de gélatines ou colles végétales ou algines provenant d'algues ma- rines, agissant comme catalyseurs, assurant ainsi une composition plastique idéale pour la formation de fibres plastiques et tex- tiles.
On obtient ainsi des fibres plastiques et textiles de tout premier ordre. Les proportions pour les divers produits sont très variables. En reprenant 1'exemple numérique cité plus haut quant au procédé de base, on obtient déjà des résultats remarqua- bles en joignant au malaxage de la solution caséinate un pourcen- tage en poids de 5 %. d'agar-agar et une proportion de 1 % de colles végétales ou alginates (un pour cent). On obtient ainsi après lavage par un bain d'eau glycérinée ou formaldéhyde à la température de - 2 C. à - 3 Centigrades des fibres très résis- tantes de grand choix.
Tous les produits cités se mélangent en proportions diver- ses pour former des masses plastiques ou masses textiles, pour la formation de fibres, fils et filament. Les proportions diffèrent suivant la destination des produits finis. C'est ainsi que l'on fabrique des fibres textiles, des lamelles et des plaques. Pour les masses plastiques, la proportion de 2,5 % (deux et demi pour cent) de solutions vinyliques dans une masse caséinate, rend cette masse imperméable. Toutes les opérations doivent être fai- tes à des températures régulières et continues de + 35 C., sans que cette indication soit limitative. Dans tous les cas où il est fait usage de colles végétales de gélatines ou d'algines ex- traites d'algues marines, celles-ci font fonction de catalyseurs.