Procédé pour l'obtention de poudres de kératine destinées au moulage, à partir de kératine brute. La présente invention concerne un procédé pour l'obtention de poudres de kératine desti nées au moulage, à partir de kératine brute, notamment de sabots d'animaux.
Ces poudres de kératine sont surtout desti nées à la fabrication des articles moulés tels que des boutons, des boucles, des isolateurs et des parties d'appareils électriques. Les pou dres de kératine sont généralement obtenues, comme il est connu, à partir des cornes et des sabots d'animaux, mais le produit moulu né cessite une purification avant de pouvoir être utilisé pour la fabrication d'articles moulés de première qualité. Quand on veut obtenir des moulages translucides, la kératine doit être blanchie afin de pouvoir être teintée ou colo rée dans une variété de tons délicats, et elle est généralement mélangée avec des résines artificielles pour donner des moulages présen tant toutes les caractéristiques désirées.
Un moyen de blanchiment connu pour la kératine consiste premièrement à traiter celle-ci par un agent oxydant, à la laver et à la traiter en suite par un agent réducteur faible tel qu'une solution diluée d'hyposulfite de sodium. Dans le cas de la présente invention, on a trouvé qu'un blanchiment par oxydation n'est pas nécessaire, mais peut être remplacé par un traitement réducteur.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on concasse la matière première, on soumet ensuite le produit résultant de ce concassage à un broyage suivi d'un tamisage, la poudre-restant sur le tamis étant la plus riche en kératine du fait que, les impuretés se broyant plus facilement que la kératine même, elles sont en plus forte concentration dans la poudre passant à travers le tamis, et en ce que l'on soumet ladite poudre qui est restée sur le tamis à un nouveau broyage.
Pour le blanchiment de la poudre de kéra tine, on peut tremper la poudre la plus riche en kératine dans de l'ammoniaque diluée pen dant quelques heures, puis on la sépare de la solution ammoniacale et on la traite en milieu aqueux acide, à l'aide d'un agent réducteur. Celui-ci est de préférence du formaldéhyde- sulfoxylate de sodium, accompagné ou non d'hyposulfite de sodium. Les produits moulés obtenus à l'aide de poudres ainsi blanchies se prêtent fort bien à la coloration ou à la for mation de dessins par vaporisation au pochoir, par peinture au pochoir, ete. Des moulages opaques peuvent être obtenus également à par tir de ces poudres par addition de pigments.
La kératine brute, par exemple sous forme de sabots, contient un pourcentage variable d'impuretés organiques et inorganiques qui, si elles ne sont éliminées de la matière broyée, la contaminent et sont aussi très difficiles à blanchir. Les impuretés, même après le blan chiment, peuvent subsister sous forme de points sombres dans la matière, et elles empê chent l'obtention d'une masse moulée homo gène et uniformément colorée. Ces impureté peuvent être présentes sous forme de boue adhérant à la surface des sabots ou encastrée dans celle-ci, ou formant des incrustations.
Les premières sont très difficiles à éliminer par lavage, les dernières ne peuvent évidemment pas être éliminées du tout par lavage. Le pro cédé selon l'invention toutefois, par broyage et tamisage sélectifs, permet d'éliminer la ma jeure partie de ces impuretés, même celles qui ne s'en vont pas par lavage.
Ce procédé peut être exécuté comme suit: Après avoir été lavés, les sabots sont sé chés, de préférence dans des puits de séchage verticaux, pendant approximativement 24 à 36 heures à des températures comprises entre le point d'ébullition de l'eau et 80 ou 90 C; ensuite on les laisse refroidir à la température de la. chambre. La plupart de l'eau libre est alors éliminée et les broyages subséquents né cessitent considérablement moins de temps. En même temps, une partie de la boue et autres matières étrangères s'écaillent et se séparent des sabots lors du passage de ceux-ci sur les tamis se trouvant aïi fond des puits et au travers desquels passent les matières étrangères détachées les plus fines.
La puri fication mécanique peut être améliorée par circulation d'air à travers les puits de séchage. Les sabots sont alors premièrement concassés et ensuite broyés dans une série de deux ou plus de deux moulins, chacun avec ses réser voirs, ses élévateurs et ses tamis propres indé pendants, constituant ce qu'on peut appeler ime installation sélective de broyage.
Le concassage est effectué de préférence dans un moulin à marteaux qui brise les sa bots ou les réduit en grains, et le broyage est effectué de préférence dans des broyeurs à chocs ou des pulvérisateurs à grande vitesse tels que des moulins à battoirs à chevilles, c'est-à-dire des moulins comprenant des che villes sur le rotor et le stator, de sorte que l'effet brisant de chaque appareil puisse être modifié en faisant varier la vitesse de rota tion.
Une sélection des particules les plus riches en kératine est possible grâce aux faits suivants: Le concassage des sabots est facilité par la présence des impuretés incrustées ou encas- trées qui constituent des points de moindre résistance dans la. structure des sabots. de sorte que la fracture se produit facilement en ces points où une matière étrangère est pré sente. Les impuretés libérées se pulvérisent ensuite beaucoup plus rapidement en une poudre plus fine due les fragments de sabots.
Si la matière pulvérisée passe alors sur un certain nombre de tamis de différentes mailles, les particules les plus fines, conte nant la plus grande partie des impuretés et de la boue, tombent à travers les tamis et sont ainsi séparées de la matière grossière qui est alors conduite dans le broyeur suivant où tout le processus se répète.
Il est avantageux de broyer les sabots pre mièrement dans un ou plusieurs broyeurs à une vitesse de 2000 à 3000 tours/minute et ensuite dans un ou plusieurs broyeurs à. une plus grande vitesse, par exemple de 4000 à. 6000 tours/minute. La matière moulue qui tombe de chacune des machines passe à tra vers une série séparée d'élévateurs et de tamis permettant de différencier diverses qualités de poudres au double point de iue de la gros seur des grains et de la pureté.
Il est très important de commencer le broyage à. la vi tesse la plus faible, parce clac l'effet pulvéri sant est ensuite augmenté graduellement et favorise le broyage sélectif et la séparation. Plus le processus avance, plus les matières res tant sur le tamis deviennent pures.
Une installation appropriée au but cherché est, par exemple, une installation dans laquelle le produit est élevé depuis le moulin à mar teaux jusqu'à l'entrée d'un tamis rotatif com portant des surfaces successives de mailles différentes, donnant. deux ou plus de deux produits de différents degrés de finesse con tenant un pourcentage notable de matières étrangères. La poussière provenant du moulin à marteaux et de ce tamis rotatif peut être aspirée et donnera une poudre fine qui peut être utilisée pour les moulages opaques.
Ce qui reste sur le tamis rotatif comprend les particules les plus grossières ayant une teneur fortement réduite en matières étrangères et ces particules sont alors amenées dans le pre- mier des broyeurs à chocs, tournant par exem ple à 3000 tours/minute. Le produit moulu est élevé sur un tamis plan donnant des produits gradués de plusieurs degrés de finesse, les particules les plus grossières étant à nouveau de la kératine la plus pure. Ce qui reste sur le tamis plan petit passer dans un second broyeur à chocs tournant à la même vitesse environ, le produit qui sort de ce broyeur retournant ensuite vers d'autres étages du tamis plan.
Ce qui reste sur le tamis plan passe alors dans le premier des moulins à chocs à plus grande vitesse, tournant par exemple à 6000 tours/minute, donnant un pro duit finement moulu qui peut être à nou veau tamisé et classé, les particules grossières étant à nouveau réduites dans un broyeur à grande vitesse. A ce stade, le produit est une farine de corne très pure, qui est très propre à être blanchie et moulée en donnant des pro duits très translucides, susceptibles d'être tein tés ou peints de façon à produire des article imitant la corne naturelle ou d'autres ma tières.
Les produits moins purs venant des premiers stades du procédé peuvent être mé langés avec des résines artificielles et des ma tières colorantes pour donner des articles opa ques de bonne qualité, mais ils ne sont pas assez purs pour justifier le raffinage et le blanchiment.
L'analyse prouve que la teneur en cendre du produit, soit sa teneur en matière inorga nique, diminue d'environ 2,51/o jusqu'à. 0,211/o proportionnellement au degré" de pureté de la matière au cours du procédé sélectif de broyage et de tamisage. La matière ainsi pro duite est plus propre et plus uniforme que les produits obtenus par les procédés usuels de broyage. Quand elle est mélangée avec une résine artificielle et moulée à chaud et. sous pression, cette matière donne un moulage de couleur jaunâtre et d'une apparence laiteuse.
Pour obtenir un moulage très faiblement teinté et très translucide, il est nécessaire de soumettre ladite matière à un traitement sub séquent de raffinage et de blanchiment. Ce traitement est effectué de préférence comme suit Premièrement, la matière est traitée pen dant 16 à 24 heures par une solution aiunto- niacale, à 0,51/o par exemple. Ce traitement rend le produit très peu coloré et provoque un léger gonflement de la kératine, sans cepen dant l'attaquer.
Le traitement de blanchiment avec un agent réducteur ou une combinaison d'agents réducteurs a alors un effet très supérieur à, celui obtenu sans traitement préalable à l'ammoniaque.
Il n'est. pas avantageux d'utiliser l'hy- droxvde de sodium ou de potassium comme agent alcalin, car ces produits chimiques, même en solutions diluées, tendent à dégrader la substance protéique, particulièrement la, cystine. La cystine, contenue dans les sabots dans une proportion allant jusqu'à 1511/o, est facilement dégradée par les alcalis caustiques en produisant du sulfure d'hydrogène. Par neutralisation avec un acide, il se forme du soufre colloïdal. La protéine est partiellement détruite jusqu'à prendre la structure de la colle animale. L'emploi de kératine ainsi trai tée donne alors des moulages de qualité infé rieure.
En revanche, on a vérifié qu'un trai tement préalable de la poudre de kératine avec une solution diluée d'ammoniaque (N/10) pro duit l'effet nécessaire sans avoir les désavan tages de la soude ou de la potasse caustique. Même des solutions 4N d'ammoniaque ne cau sent aucune destruction visible de la kératine, tandis que la soude ou la potasse caustique attaquent irréversiblement la kératine. Si la matière préalablement traitée de cette manière est mélangée avec une résine et pressée à chaud, le moulage est beaucoup plus translu cide et moins coloré qu'avec une matière non traitée. Le moulage est aussi plus résistant à.
l'eau que dans le cas d'une matière traitée au préalable avec des alcalis caustiques. Un sim ple traitement de réduction suivant le traite ment préalable à l'ammoniaque complète la préparation du produit. purifié à base de kéra tine destiné au moulage de produits trans lucides de première qualité. Les exemples suivants concernent. plus par ticulièrement le traitement de blanchiment: <I>Exemple 1:</I> On prépare de la farine de sabot par mou ture en plusieurs opérations. Pendant la pre mière opération, les sabots séchés sont broyés dans un broyeur à marteaux qui les réduit en particules d'une dimension n'excédant pas 6 mm.
Les sabots pulvérisés sont alors ame nés dans un tamis rotatif comprenant deux grilles, soit une première grille présentant des mailles de 0,8 mm, puis ime seconde grille ayant des mailles de 1,6 mm.
Comme précédemment décrit, la matière fine tombant à travers la plus fine grille du tamis rotatif contient la plupart des impure tés inorganiques. La quantité de matière sépa- rée est d'environ 10% de la matière initiale pour chaque grille. La matière fine peut être employée comme engrais et la matière de gros seur moyenne pour la fabrication de poudre de moulage de qualité inférieure.
La matière qui a été retenue sur le tamis et dont la grandeur des particules dépasse 1,6 mm, est moulue à nouveau en deux opé rations successives. La vitesse des moulins est progressivement portée à 3000 tours à la mi nute et la matière moulue passe sur une série de tamis dont les mailles varient de 0,5 à 0,25 mm.
Le 20% environ de la matière initiale est séparée pendant ces opérations, la matière enlevée étant employée pour la préparation de poudre de moulage non translucide.
Au cours de la deuxième opération, on ob tient environ de 101/o de la matière initiale sous forme d'une poudre très fine formée de particules ayant au maximum environ 0,2 mm et environ 501/o de la matière initiale sous forme d'une poudre dont les particules ont environ 0,4 mm. Cette dernière poudre est constituée par la partie la plus pure de la matière et, après blanchiment, elle convient pour la fabrication des poudres de moulage les plus translucides. La poudre plus fine est également de grande pureté et peut, après blanchiment, être employée pour la fabrica tion de poudres de moulage de qualité élevée.
La partie la phis grossière de la. matière provenant de la deuxième opération de broyage est alors soumise au traitement de blanchiment suivant: 550 parties en poids de farine de sabot, pré parée comme indiqué ci-dessus, 10 parties de solution 0,88 N d'ammonia que et 1800 parties d'eau sont agitées pendant 16 à 24 heures et l'eail est ensuite éliminée par centrifugation. La matière peut être lavée si nécessaire, avant d'être mise dans 1500 parties d'eau.
L'eau, qui est légèrement alcaline au tournesol, est neu tralisée avec de l'acide ehlorhy driqite ne con tenant pas de fer, et 15 à 20 parties de form- aldéhyde-sulfoxylate de sodium sont ajoutées en brassant constamment. Le pli de la solution est ainsi abaissé approximativement à 4,5-5,5 par addition de l'acide. Par acidification de la solution, le pouvoir réducteur de l'agent est accéléré, et certaines impuretés sont dissoutes dans le milieu acide. Il est nécessaire d'ajuster le pH qui, au commencement du procédé, a tendance à s'élever.
La matière est. ensuite centrifugée, lavée avec. de l'eau jusqu'à ce que le pli de l'eau de lavage reste lé-@èrement, au- dessous de 7. La matière est finalement sé chée à 45-50o C.
Un traitement de blanchiment semblable peut être appliqué à la poudre fine obtenue dans la. dernière opération.
Exemple <I>?:</I> Une farine de sabot, obtenue comme dans l'exemple 1, est soumise, après avoir été trai tée à l'ammoniaque, à un blanchiment dans une solution contenant 5 parties d'hy pos:
il- fite de sodium (Na.S.O,) et 10 parties de formaldéhyde-sulfoxylate de sodium. Le trai tement est effectué premièrement dans un milieu alcalin, où l'hyposulfite commence le blanchiment, et après la fin de cette réaction (dans laquelle le formaldéhyde-sulfoxylate de sodium ne joue qu'un très petit rôle), le pH est ajusté à 4,5-5,5 et le pouvoir réducteur de ce dernier corps entre en jeu.
<I>Exemple 3:</I> 25 parties de farine de sabot, obtenue comme dans l'exemple 1, sont introduites dans 125 parties d'une solution N;10 d'ammo niaque et maintenues à la température de la chambre pendant 6 heures, en brassant con tinuellement. Après neutralisation et lavage, l'eau est éliminée et la matière est mise dans .90 parties d'eau à 90 C environ dans la quelle 0,7 à 1,5 partie de formaldéhyde- sulfoxylate de sodium est dissoute. La tempé rature est maintenue entre 70 et 80 C pen dant 2 à 6 heures. Le chauffage de la ma tière à la vapeur doit être évitée. La matière est alors centrifugée, lavée à. l'eau et séchée à 45 C.
<I>Exemple 4:</I> On procède comme dans l'exemple 2) et avec les mêmes proportions de matières, sauf que le pH de la solution de blanchiment est abaissé entre 5 et 3 selon la nécessité. Il a lieu de tenir compte qu'on travaille avec une matière organique dont la nature varie avec l'origine et que, en conséquence, les conditions opératoires peuvent varier dans certaines 1 imites.
Toutes les matières ainsi obtenues peuvent être moulées à. chaud et sous pression pour former des articles de dimensions limitées, comme par exemple des petits isolateurs ou des parties d'appareils électriques, des bou tons et des coulants. Ces moulages, qui doi vent être durcis dans des solutions de form- aldéhyde, présentent une coloration atténuée et une translucidité remarquable, mais leur résistance à l'eau est plutôt faible s'ils sont moulés sans addition de résines.
Quand on incorpore à ces matières des résines amino-formaldéhydiques, comme par exemple des produits de condensation de l'urée ou de la mélamine avec la formaldé- hyde, on obtient des poudres de moulage qui peuvent être moulées d 145 à 160 C et sous une pression de 158 à 237 kg/cm'. Les mou lages résultants sont très translucides sans avoir perdu leur aspect corné; ils sont très résistants à l'eau et allient l'éclat et le fini d'une résine synthétique à la douceur de la corne naturelle.
Les moulages présentent toutes les caractéristiques des résines amino- aldéh.-diques et peuvent être usinés et tour nés selon toute forme désirée. La parfaite uniformité de la matière permet d'obtenir les tons les phis délicats clans les variétés trans lucides, semi-transparentes et opaques par les procédés usuels de teinture. La poudre de moulage coule et sèche d'une manière sa tisfaisante.
Quand elle est mélangée avec une résine à base de phénol et de formaldéhyde, la poudre de moulage peut être teinte avec une plus grande variété de tons que ce n'est le cas des compositions de moulage à base de bois ou de cellulose.
Les sabots ont. été indiqués comme étant la matière première préférée pour la réali sation de l'invention, mais les cornes ou d'au tres matières naturelles riches en kératine peuvent être utilisées, bien que, cependant, les produits de la meilleure qualité soient obtenus généralement à partir des sabots et de la manière décrite plus haut.