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"Perfectionnements apportés aux procédés et dispositifs pour obtenir des émulsions gazeuses, telles que des mous- ses, à partir d'un milieu liquide, visqueux ou pâteux."
La présente invention est relative à des procé- dés et dispositifs pour obtenir des émulsions gazeuses, plus spécialement des mousses, à partir d'un milieu li- quide, visqueux ou pâteux, dénommé ci-après "mili eu li- quide" et qui est généralement aqueux.
Elle a pour but, surtout, de rendre ces procédés et dispositifs tels que les émulsions gazeuses ou mous- ses puissent être obtenues d'une manière simple et éco- nomique, en quantités voulues et aux moments où on le désire, à partir d'une réserve aisément renouvellable.
Elle consiste, principalement,--pour ce qui est des procédés du genre en ouest on-- à mettre en présen- ce, dans un espace clos, le milieu liquide, que l'on veut transformer en mousse, et un gazliquéfié, c'est-à
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dire qui est à l'état liquide au moment de sa mise en contact avec ledit milieu mais qui devient gazeux aux conditions de pression et de température à envisager pour son état final, et à débiter l'ensemble par un é- tranglement dans une ambiance, plus spécialement l'air libre, dans laquelle règne une pression inférieure à celle dudit espace clos, afin que le gaz liquéïLé puis- -se se détendre spontanément pour former, avec ledit milieu liquide,
l'émulsion gazeuse que l'on veut obtenir et -- pour ce qui est des dispositifs du genre en question-- à les constituer par un récipient propre à recevoir à la fois le milieu liquide et eu moins un gaz liquéfié qui est pratiquement insoluble dans ledit milieu mais qui se transforme spontanément en un gaz aux conditions de pression et de température à envisa- ger pour son état final, ledit récipient comportant un ajutage par lequel le milieu liquide et le gaz liquéfié peuvent être expulsés simultanément, sous le contrôle d'un obturateur, par l'effet de la tension de vapeur dudit gaz pour former à la sortie dudit pjutage, avec le milieu liquide entrainé et débité, l'émulsion gazeu- se que l'on veut obtenir.
L'invention consiste, mise à part cette disposi- tion principale, en certaines autres dispositions gui s'utilisent, de préférence, en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après, notamment : en une autre disposition, consistait à ajouter au gaz liquéfié, utilisé pour la production des émul- sions du genre en question, un produit auxiliaire pro- pre à diluer le gaz liquéfié, à réduire son inflammabi- lité et/ou à augmenter la pression, régnant dans l'es- pace clos qui le contient;
et en une autre disposition, consistant à débiter
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l'émulsion gazeuse dans un espace intermédiaire dans lequel elle est mi se en présence d'une matière de natu- re différente, qui peut être une autre émulsion gazeu- se, afin qu'elle puisse réagir avec celle-ci avant d'et- teindre son état final.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'application ainsi que certains modes de réalisation desdites dispositions; et elle vise plus particulière- ment encore, et ce à titre de produits industriels nou- veaux, les émulsions gazeuses obtenues par les procédés comportant application desdites dispositions, les dis- positifs, appareils et installations convenant à la mi- se en oeuvre de ces procédés, ainsi que les éléments, outils et pièces de rechange et de remplacement (bou- -teilles, flacons ou récipients de réserve), servant à la constitution de ces dispositifs.
Et elle pourra, de toute façon, être lien compri- se à l'aide du complément de description qui suit ainsi que du dessin ci-annexé, lesuels description et dessin sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
Les figs.l à 3 de ce dessin montrent, en coupe axiale schématique, respectivement trois dispositifs différents établis conformément à l'invention.
Selon l'invention et plus spécialement selon ce- lui de ses modes d'application ainsi que ceux des modes de réalisation de ses parties auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant de préparer une émulsion gazeuse à l'aide d'un milieu li- quide , visqueux ou pâteux et d'un gaz, on s'y prend com- me suit ou de façon analogue.
Le milieu liauide, visqueux ou pâteau utilisé peut être constitué par des solutions, des pâtes, des gels, des suspensions, etc., de préférence dans un véhi cule ou support aqueux. Les produits émul@ionnants qui se trouvent dans ce milieu peuvent être des sels d'aci-
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des gras et naphténiques, des sulfonates, des sels des esters sulfuriques acides des alcools gras, ces sels é- tant obtenus par l'action des bases alcalines ou des a-
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mines (éthanolamines) , certaines amine s grasses, des sa- vons dits inversés, des produits émulsionnants dérivés de l'oxyde d'éthylène et du di-éthylène-glycol,la lé- cithine, etc..
Ces milieux liquides peuvent être utilisés sépa- rément ou en combinaison en toute proportion voulue.
Le gaz liquéfié, que l'on met en présence du mi- lieu liquide susdit, dans un espace ou vase clos, est choisi de manière qu'il soit.inerte ou indifférent pour les substances constituent ce milieu, qu'il soit liqué- fiable à la température ordinaire et à une pression re- lativement basse, qu'il ne dissolve pratiquement pas ces substances ou qu'il soit de préférence, insoluble dans celles-ci mais qu'il puisse former avec elles une émul- sion liquide et uniforme, du type "huile dans l'eau", tant que le gaz reste à l'état liquide. Par contre, ce gaz liquéfié revient à son état gazeux à la pression d' utilisation (atmosphérique) pour une zone de températu- re comprise entre environ -50 et +300C.
Pour obtenir ce gaz liquéfié on peut avoir re- cours aux hydrocarbures saturés, non-saturés ou cycli- ques à 3, 4 voirs 5 atomes de carbone, les dérives monochlorés ou monobromés du méthane, de l'éthane et de l'éthylène, certains dérivés fluorés et fluorochlo- rés du méthane et de l'éthane, le nitrite de méthyle ou d'éthyle et, plus particulièrement en raison de leur importance industrielle, les butanes et les butylènes, le butadiène stabilisé, le propane, le propylène, le chlorure de vinyle monomère et stabilisé, le bromure de méthyle, le chlorure d'éthyle, le dichloro-difluo- rométhane, le monochloro-têtrafluoroéthane, le dichlorc
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monofluoro-méthane, le tràchloro-monofluorométhane, et
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encore d'autres.
Les gaz liquéfiés, spécifiés plus haut, peuvent également être utili sé s séparément ou en combinaison dans des proportions quelconques.
Dans certains cas on peut également utiliser de l'anhydride carbonique, de l'air comprimé, etc , de pair avec un ou plusieurs des gaz liquéfiés indiqués plus haut notamment pour les diluer, pour réduire leur inflammabilité ou pour augmenter le pression régnant dans l'espace ou vase clos.
Le milieu liquide peut également contenir des fines particules ou charges solides en suspension ainsi que des produits stabilisateurs et/ou des épaississants notamment des colloïdes tel s que des alginates alcaline l'agar-agar, des gommes arabiques, l'adragante, des colles, protéines, ou albumines dégradés ou non, des gels d'aluminium ou d'hydroxyde de fer, etc..
Le milieu liquide et le gaz liquéfié peuvent être émulsionnés préalablement et par des moyens con- nus, avec ou sans addition du CO2 auxiliaire et/ou des stabilisateurs ou épaississants, dans des proportions convenables et voulues dans des récipients étanches à la pression ou à l'air libre mais à une température telle que la vaporisation soit pratiquement nulle. On obtient ainsi une émulsion liquide que l'on conserve en vrac dans un vase clos et que l'on peut répartir, en quantités voulues, dans des récipients, flacons, bouteilles, etc., suffisamment résistants à la pres- sion et dont on se sert pour l'usage. L'émulsion li- quide initiale peut également être débitée directe- ment par une tuyère, un pistolet ou analogue sans que l'on la transvase d'abord dans un ou plusieurs réci- pients auxiliaires.
Cn peut également préparer une charge détermi- née pour un récipient ou flacon, servant à l'usage,
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et introduire dans celui-ci d'abord l'un des consti- tuants essentiels (milieu liquide ou gaz liquéfié) et ensuite l'autre.
On peut aussi remplir un récipient ou flacon avec le milieu liquide seulement et y introduire, a- près coupe et au moment voulu, le gaz liquéfié pour obtenir l'émulsion liquide.
Quel/que soit le mode de préparation adopté, on conserve ou recueille l'émulsion liquide dans un es- pace clos et résistant à la pression à considérer et on la débite par au moins un ajutage (buse, tuyère, pistolet, etc.) que l'on met en communication avec cet espace par l'ouverture, plus ou moins grande, d'un ob- turateur (robinet, soupape, vanne, pointeau, etc.) ma- noeuvrable depuis l' extérieur. L'expulsion de l'émul- sion liquide, hors de cet espace, se fait automatique- ment par l'effet de le tension de vapeur du gaz liqué- fié et l'ajutage débite, finalement, une mousse obte- nue par la vaporisation spontanée du gaz liquéfie,
@e d.ébit de cette mousse dépend notamment de la nature des substances utilisées, de la pression régnant dans l'es- pace clos et du degré d' ouverture de l'obturateur alors que son volume et sa consistance sont fonction des pro- portions relatives des ingrédients formant cette émul- sion liquide.
Le gazliquéfié forme un des constituants essen- tiels de l'émulsion liquide, qui est le produit inter- médiaire à partir duquel on obtient, en finale, l'émul- sion gazeuse ou mousse, et fournit également la pres- sion par laquelle on obtient l'expulsion de cette émul- sion liquide.
Au lieu de se servir d'un seul appareil à un ou plusieurs ajutages débiteurs, on peut jumeller au moins deux de ces appareils pour mettre en présence ou en con tact des émulsions gazeuses ou mousses différentes sus-
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ceptibles de réagir chimiquement les unes sur les autre= par exemple une résine polymérisable et un réactif poly mérisant comme dans le cas d'une préparation de colle mousseuse ou d'un produit caoutchouteux et spongieux.
L'invention repose donc sur la constatation, fai- te par l'inventeur, que la plupart des substances, ca- pables d'émulsionner des liquides dans un milieu déter- miné, conviennent également pour émulsionner un gaz dans ce même milieu. Il est à noter que la tension de vapeur de l'émulsion liquide, ainsi obtenue, est indé- pendante, dans de larges limites, des proportions re- latives du milieu liquide et du gaz liquéfié et qu'el- le correspond pratiquement à la tension de vapeur de ce gaz aux conditions de pression et de température à envisager. Il en résulte que l'on peut obtenir des é- mulsions gazeuses ou mousses, ayant des consistances et volumes variables et contenant des proportions diffé- rentes de gaz, en faisant simpleme nt varier le quan- tité du gaz liquéfié contenu dans l'émulsion liquide initiale.
Généralement, des proportions de 10 à 20% du gaz liquéfié, par rapport au milieu liquide, donnent de bons résultats sans que ces valeurs aient un sens restrictif ou limitatif. C'est ainsi qu'il est possi- ble d'obtenir une mousse contenant une quantité aussi réduite que 1% du milieu liquide, le restant étant for- mé par du gaz détendu de sorte que le volume de la rpouc se correspond sensiblement à celui de ce gaz. On peut ainsi par exemple obtenir facilement un volume de 100 litres de mousse à partir d'une émulsion liquide cor- respondant à environ un litre.
Le procédé, faisant l'objet de l'invention, se distingue donc nettement des méthodes usuelles par les- quelles on prépare les émulsions gazeuses, par exemple celles par lesquelles un gaz comprimé est dissous,' par agitation ou injection dans un liquide (eaux gazeuses) ,
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celles par lesquelles des matières pulvérulentes, pro- pres à dégager des gaz à des températures déterminées, sont mélangées à des liquides (eaux g&zeuses) ou à des substances pâteuses ou visqueuses (articles spongieux) car dans tous ces cas le volume de l'émulsion gazeuse , obtenue en finale, reste égal ou devient à peine supé- rieur à celui de la masse initiale qui a servi à sa préparation.
L'invention permet ainsi l'emmagasiner sous un volume réduit une préparation qui procure une mousse ayant un volume extrêmement grand de sorte que cette préparation peut être conservée dans un récipient ayant un faible encombrement et dont le poids n'est guère excessif puisque ce récipient doit seulement pouvoir résister à une pression relativement faible (de quel- ques kg/cm2). Ce récipient peut donc être portatif et est, de toute manière, aisément manipulable. De plus, l'émulsion liauide intermédiaire est obtenue sans agi- tation importante et sans apport de chaleur.
Dans l'espace clos (récipient, flacon, etc.), qui contient l'émulsion liquide sous pression, il exis- te au moins trois phases dont une est une phase gazeu- se formée par la vapeur saturante du gez liquéfié y compris, le cas échéant, celle du CO2 ou analue en présence, alors que les deux autres phases sont plus ou moins liquides, l'une étant constituée par le mi- lieu liquide saturé de gaz liquéfié et l'autre par le gaz liquéfié saturé par ledit milieu.
Les émulsions gazeuses obtenues peuvent servir à divers usages parmi lesquels on peut citer, à titre d'exemple, les produits à base de savon pour la toi- lette et la barbe, les dentifrices, les crèmes de beau- té, les fards, les produits pour laver les cheveux, les produits d*entretien ou de nettoyage divers (ci- rages, encaustiques), pommades, onguents, lubrifiants,
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moyens d'extinction d'incendie, matières isolantes, calorifuges ou absorbeurs des sons, les mousses colo- rées pour des camouflages, les mousses polymérisées pour emballages, les produits alimentaires (meringues, jau- nes d'oeuf), les matières à base de caoutchouc, naturel ou artificiel et les matières cellulosiques pour la fa- brication d'articles ou objets spongieux, les colles à la mousse, etc..
Le procédé de production des mousses ou analogies se prête très bien et pour plusieurs usages à une distri- bution automatique, par exemple à l'aide d'un appareil à jetons.
Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exemples non limitatifs ou restrictifs, trois modes de réalisa- tion différents qui conviennent à des usages caractéris- tiques des appareils faisant l'objet de l'invention.
On a admis que l'on se sert d'un récipient ou fla- conl, de capacité réduite et en métal, en verre ou en une matière plastique et moulable, .suffisamment résistante, dans lequel on introduit une'quantité déterminée de l'é- mulsion liquide préparée à l'avance ou des ingrédients destinés à former cette émulsion. Le col 2 de ce réci- pient est fileté ou comporte d'autres moyens de fixation pour qu'on puisse monter, sur ce col et d'une manière amovible, un simple bouchon taraudé ordinaire, avec ou sans tube plongeur, ou une garniture, en métal ou toute autre matière appropriée, avec un ajutage débiteur 3 et avec des moyens obturateurs. Cette garniture porte, de préférence, un tube plongeur 4 dont l'extrémité ouverte aboutit à proximité du fond du réci pient.
Pour l'exemple montré sur la fig.l, on a admis que le récipient est rempli à l'endroit où l'on prépare l'émulsion avec le produit prêt à l'usage, cette prépa- ration pouvant, comme indiqué plus haut, être faite ou bien dans des cuves ou appareils séparés, alimentés,
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d'une manière intermittente avec des charges succes- sives ou stationnaires, ou d'une manière continue, avec les ingrédients nécessaires à la préparation de cette émulsion.
Ces appareils comportent des moyens distributeurs appropriés, à l'aide desquels on peut remplir, successivement ou simultanément, un grand nom- bre de récipients Munis de garnitures analogues à cel- le montrée sur la fig.l. Chaque récipient ou flacon est ainsi fourni au complet à l'usager et sa garniture res- te à demeure sur le col 2 et n'est enlevé, pour permet- tre un nouveau remplissage, que par le fabricant quand le récipient vide lui est rendu.
La garniture, montrée à titre d'exemple seulement sur la fig.l, comporte, un ajutage latéral 3, dont le passage axial 5 communique avec l'air libre par un ori- fice calibré 6 alors que son extrémité interne débouche dans une chambre 7 ménagée axialement dans le corps 8, vissé sur le col 2. La chambre 7 peut communiquer,,par un orifice 9, avec une cavité 10 ménagée dans le partie inférieure du corps 8 au-dessus d'un bouchon 11 qui ferme le récipient 1 et dont l'orifice central 12 sert de logement à l'extrémité supérieure du tube plongeur 4.
Le bord de l'orifice 9, établi entre la chambre 7 et la cavité 10, forme un siège conique pour une soupa- pe 13 dont la tige 14 est solidaire d'un capuchon 15 engagé librement sur l'extrémité supérieure du corps 8.
Ce capuchon 15 peut coulisser et tourner par rapport audit corps et ce mouvement est rendu possible par une fente ou ouverture 16 ménagée dans la paroi latérale du capuchon 15 et dans laquelle est engagé l'ajutage 3.
Cette fente a la forme d'un S allongé de sorte que le . capuchon 15 peut venir occuper une position .extrême pour laquelle la soupape 13 est appliquée sur son siè- ge 9 par un ressort 13a. En faisant tourner le capuchon 15 dans le sens convenable il coulisse le long du corps
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8 en ouvrant plus ou moins la soupape 13.
L'émulsion liouide, contenue dans le récipient 1, peut ainsi s'écouler, par la pression régnant dans le récipient, et s'échapper à l'extérieur par l'orifi- ce calibré 6 de l'ajutage 3, en se transformant spon- tanément en une émulsion gazeuse. Quand on ramène le capuchon 15 à sa position initiale, la soupape 13 est appliquée sur son siège et le débit de l'émulsion est interrompu.
Pour l'exemple montré sur la fig.2, on admet que le récipient est fourni à l'usager par le fabricant sans qu'il comporte sa garniture obturatrice et dis- tributrice. Dans ce cas, un opercule 17, en un métal ductile, est appliqué sur la partie supérieure du col 2 du récipient en étant maintenu en place par des moy- ens de fixation temporaire, par exemple une bague 18 vissée sur le col/2 du récipient 1, de sorte que cet opercule bouche l'extrémité supérieure du tube 4.
La garniture est analogue à celle décrite ci- dessus à l'exception que la face inférieure de la sou- pape 13 porte une pointe 19 dont l'extrémité libre se trouve en regard de la partie centrale de l'opercule 17 et peut percer celle-ci quand le capuchon 15 est amené à sa position caractéristique pour laquelle la- pape 13 est ouverte. Ce percement a lieu une fois pour toutes avant la mise en service du récipient et quand l'opercule 17 a été traversé par la pointe 19,le dis- positif fonctionne comme celui décrit à l'aide de la fig. l.
Quand le récipient est vide, l'usager dévisse la garniture pour la fixer sur un nouveau flacon plein.
Pour l'exemple montré sur la fig.3, on admet que le récipient 1 contient seulement une quantité prédéterminée du milieu liquide et que le gaz liquéfié est introduit après coup par des moyens auxiliaires
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et amovibles, comprenant un manchon 21 vissé sur le col fileté 20 du récipient 1 sur l'extrémité file- tée 22 duquel ou engage une douille 23 qui sert d'ep- pui au bouchon 11 portant le tube plongeur 4 et sur laquelle on visse une garniture analogue à celle mon- trée sur la fig.l.
Sur la face interne de la paroi latérale du man- chon 21 on monte une pièce annulaire 27 délimitent une ouverture 24, cette pièce formant un siège pour un clapet 25 dont la face externe porte une pointe centra- le 26, engagée dans un trou 28 prévu dans la paroi la- térale du manchon 21 en regard de l'ouverture 24. De part et d'autre de ce trou sont établies des oreilles 29 auxquelles on articule un étrier amovible 30 dont la traverse porte une tige filetée 31 munie d'un bou- ton de manoeuvre 32,
Dans cet étrier on peut engager une bouteille métallique 33, analogue à celles dont on se sert pour charger avec de l'anhydride carbonique les bouteilles d'eau de Selz.
Cette bouteille contient le gaz liqué- fié et son goulet est fermé par une pastille, en un métal ductile, qui peut être percée par la pointe 26 du clapet afin que son contenu puisse pénétrer auto- matiquement dans le récipient 1, par des orifices 250 ménagés dans le clapet, ces orifices étant obturés quand le clapet vient s'appliquer sur le bord du trou 28 quand, après la vidange de la bouteille, on enlève celle-ci en libérant le clapet. Celui-ci vient alors obturer le trou 28 et le dispositif est prêt à fonc- tionner d'une manière analogue à celle expliquée à l'aide de la fig.l.
En suite de quoi on obtient un procédé et un dispositif pour préparer une émulsion gazeuse ou mou@- qui répond bien aux buts que l'on s'est proposé d'at- teindre, cette préparation se faisant à l'aide de
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-'# -1""e:7'--" moyens simple s, légers, robustes et peu encombr ant s. De plus, par un choix judicieux des proportions des ingré- dients, dont on se sert pour l'obtention de cette émulsion, on peut faire varier, à volonté, les caractéristiques phy- siques (volume, consistance, teneur en matières sèches, teneur en gaz, etc.), dans chaque cas particulier.
Comme il va de soi et comme il résulte déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application non plu s qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrasas, au contraire, toutes les variantes.
RESUME.
L'invention a pour objet des perfecti onnements ap- portés eux procédés et dispositifs pour obtenir des émul- sions gazeuses, telles que des mousses, à partir d'un mi- lieu liquide, visqueux ou pâteux, lesquels perfecti onne- ments consistent notamment: --pour ce qui est des procé- dés du genre en question-- à mettre en présence, dans un espace clos, le milieu liquide, que l'on veut transfor- mer en mousse, et un gaz liquéfié, c'est-à-dire qui est à l'état liquide au moment de sa mise en contact avec le- dit milieu mais qui devient gazeux aux conditions de pres- sion et de température à envisager pour son état final, et à débiter l'ensemble par un étranglement dans une am- biance, plus spécialement l'air libre, dans laquelle rè- gne une pression inférieure à celle dudit espace clos,
afin que le gaz liquéfié puisse se détendre spontanément pour former, avec ledit milieu liquide, l'émulsion ga- zeuse que l'on veut obtenir; et--pour ce qui est des dis- positifs du genre en question-- à les constituer par un récipient propre à recevoir à la fois le milieu liquide et au moins un gaz liquéfié qui est pratiquement insolu-