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Monsieur Fritz SCHMIDT à Troiadorf (près de Cologne) Allemagne.
Procédé de fabrication de matières artificielles au moyen de produite de condensation de l'urée et de l'aldéhyde formique ou de substances donnant de la formaldéhyde, ainsi que d'objet faite en ces matières.
Bn réunissant l'urée et la formaldéhyde dans des conditions diverses et en proportions variées, on a déjà fabriqué des produite de condensation dont l'emploi comme matière artificielle pour remplacer le verre, pour des produite de tournage, des matières isolantes, etc., a toutefois échoué le plus souvent jusqu'à, présent à cause du fait qu'une déshydratation uniforme et complète et un durcissement parfait des produits ne peuvent pas s'obtenir du tout dans le cas de fortes épaisseurs et ne peuvent être obtenues, pour des épaisseurs moindres, que par un chauffage très prolongé et très prudent des objets coulés;
une exception est formée toutefois par la prépa- ration de masses analogues à l'écume de mer, c'est-à-dire
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fortement poreuses, dans lesquelles la formation de bul- les résultant. d'une élimination rapide et intense de l'eau est précisément recherchée.
Les difficultés extra- ordinaires du durcissement de produits de condensation de l'urée et de la formaldéhyde exempte de bulles provien- nent de ce que, contrairement à ce qui se pause dans la condensation de l'urée et de la formaldéhyde exempte de bulles proviennent de ce que, contrairement à ce qui se passe dans la condensation du phénol et de la formaldé- hyde, l'urée passe, déjà au début de la condensation, rapidement à l'état d'une masse visqueuse ou analogue à du caoutchouc, hors de laquelle l'eau ne peut pas être éliminée complètement par les, moyens usuels - même par distillation dans le vide sans qu'il en résulte des bulles ou des pores.
Les produits non poreux contiennent par conséquent, même après une durée prolongée de la déshydratation et après une dosai cation subséquente pro- longée, encore trop d'eau et dans le cas de fortes épais- sourit - par exemple de blocs -* la teneur en eau va en augmentant vers l'intérieur.
Il en résulte que les produits ont fréquemment une tendance à se fendre ou à se déformer dans la suite, que le durcissement n'est pas uniforme et surtout pas suffisant pour qu'on atteigne la résistance élevée à la chaleur, la résistance mécani- que et l'insensibilité à l'eau, qui sont nécessaires pour des applications déterminées - par exemple pour l'emploi comme matière isolante électrique de qualité supérieure.-
On a essayé de différentes manières, par des nesu- rea particulières chimiques ou techniques lors de la condensation ou du durcissement, de supprimer ces inconvénients, Parmi les Maures purement techniques, il
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y a un procédé particulièrement intéressant 8m.-rrt
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lequel en ne coule pas les produits de condensation mais on les dessèche et on les broie,
pour les presser ensuite à chaud,
La présente invention consiste en ce que le produit de condensation de l'urée n'est pas déshydraté dans l'état usuel visceux mais est d'abord mis dès le début, par incorporation dans une substance de support, sous une forme spongieuse poreuse de grande surface. Moyen- nant un traitement dans des machines appropriées (par exemple dans des machines à malaxer ou dans des cylin- dres) on obtient ce résultat que toutes les particules de la masse reviennent, pendant la condensation et la déshy- dratation, toujours à la surface et ont l'occasion de céder leur humidité en même temps que le durcissement progresse.
Les substances de support ont pour effet d'augmenter la surface de la masse, de réduire sa viscosité et de permettre un traitement dans des malaheurs, des cylin- dres ou des dispositifs à aotion analogue sans qu'il se produise prématurément un était analogue à de la farime et d'assurer ainsi la production d'une matière suffisam- ment condensée et convenablement déshydratée, qui peut cependant encore facilement: être comprimée pour former des pièces moulées, des plaques, des baguettes ou des tubes sous l'effet de la pression et de la chaleur.
Comme substance de support, pour la condensation et la déshydratation de l'urée, on peut envisager: des masses plastiques par exemple la caséine avec ou sans agents de ramollissement et dissolvants volatils sous la forme d'une masse à pétrir ou à laminer, ou bien la cellulose avec ses dérivés avec ou sans agents de ramollissement, agents de gélatinisation, dissolvants volatils, ou bien
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aussi dans ua fluide aqueux, également BOUS la forme
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d'une muse à pétrir ou à laminer, ou bien encore des résines naturelles et artificielles et des produits de polymérisation, par exemple les produite de polymérisa- tion de l'éther vinylique,
enfin aussi sert aines matie- res de remplissage qui donnent également les effets en* tionnés, par exemple des matières de remplissage fibreu- ses (sciure de bois, farine de teurbe, etc.) ou bien des matières de nature particulièrement colloïdale ou plastique (par exemple l'alumine, ete.) raturée et la formaldéhyde peuvent être réparties dans la substance de support soit ensemble soit successivement ou encore après que la réaction entre allez a été amorcée au préalable.
Nain dans ces cas déterminés* pour faciliter et rendre plus complète 1* homogénéisât ion de la muse totale on réunit de préférence tout d'abord l'urée seulement à la substance de support d'une manière homogène et ensuite seulement on ajoute la formaldéhyde, et cela notamment lorsque l'urée (ou bien le dérivé d'urée considéré) exerce sur la substance de support une action de gonfle* usent, comme c'est le eau par exemple pour la oaséine,
On peut aussi employer en même tempe plusieurs sub- stances de support, soit par exemple de la caséine et de la sciure de baie, ou bien de la méthylcellulose et de la farine de tourbe.
Le choix de dissolvant* volatile, d'agents de ramol- lissement ou de gélatinisation peut se faire à volonté suivant la nature de la substance de support ou en sui- Tant ' autres points de vue d'appropriation, par exemple aussi en tenant compte de ve que l'en désire traîner en longueur par exemple la résinification ou le durc@ssement avec déshydratation simultanée pour obtenir encore après le traitement mécanique un produit final se comprimant aussi facilement que possible,
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Pour ce qui concerne ce traitement mécanique, il peut t'effectuer dans des machinée a malaxer, à laminer ou des machinée analogues dans des conditions assurant une déshydratation complète,
c'est-à-dire aussi bien à la pression de l'air ou nous une pression réduite, c'est -à-dire qu'on peut par exemple produire le mouvement de la masse,pendant le processus de condensation et de dés- hydratation, dans des malaxeurs ouverte ou bien dans des cylindres dans le vide. La condensation même peut se faire avec ou sans adjonction d'additions accélératrices ou retardatrices: il est particulièrement remarquable qu'avec ce procédé on arrive parfaitement au but même sans accélérateurs acides ou alcalins.
Pour ce qui concerne les retardataire, les substan- ces de support mêmes peuvent aussi agir plus ou moins @ dans ce sens, de même que d'autre part aussi certains agents de dissolution, de ramallissement et de gélatini- sation; le choix est déterminé par les propriétés du pro- duit final et en particulier par la possibilité de le traiter à la presse.
Il est avantageux aussi dans certaines circonstances de condenser et de durcir en même temps que l'urée d'au très substances qui donnent avec la formaldéhyde des produits résineux, par exemple l'uréthane, l'aniline, les anilides, (benzanilide, etc.), les amides (p-toluol- sulfamide), le phénol, etc.. on produit ainsi dans des cas déterminés une meilleure homogénéisation et une masse se pressant mieux et, lorsqu'on désire obtenir par exem- ple une résine dite de qualité supérieure, une plus grande clarté et une plus grande transparence de la masse.
Après le malaxage ou le laminage ou bien la déshy-
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dratation dans d'autres machines ou appareils appropriée,
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on peut presser la =*ne immédiatement sous l'action de la pression et de la chaleur, ou bien la pulvériser au préalable et sécher la poudre plus ou moine longtemps avant la compression* en vue d'augmenter encore la résis- tance de la masse à la chaleur et à l'humidité.
EXEMPLE
I.- 50 kg. de caséine sont- souillés au moyen d'eau ou d'un mélange d'eau et de dissolvants volatils (par- exemple l'héthylène-chlorhydrine) ou d'autres agent. de@ gonflement de la caséine, et sont traités pour donner une masse malaxée homogène. On ajoute à cette dernière 100 legs, d'urée et on les mélange à fond à la masse de caséine par un nouveau malaxage et en outre en ajoute à la masse de la même manière 10 kg. d'éthylène-uréthane.
Après homogénéisation on ajoute petit à petit dans le même malaxeur 250 kgs. de solution aqueuse de formaldé- hyde à 30 %, ce qui rend la masse spongieuse et poreuse.
Cette masse spongieuse est encore malaxée dans une machi- ne à malaxer ouverte, ou bien dans le vide, eu bien sur un cylindre pendant trois à cinq heures, à environ 40-50 ce qui produit une grande partie du durcissement- et sur- tout une déshydratation poussée très loin. La masse-.' s'agglomère de plus en plus en une -se plastique plue dense, dont la suite de la déshydratation et du durcis- cernent peut être obtenue alors par exemple avantageuse- ment par un court laminage.
La msase laminée est alors pressée telle qu'elle, ou bien après une pulvérisation préalable et une dessication pourdonner moyennant l'em- ploi d'une pression et de la chaleur (par exemple à 120-@ 130 ) des plaques ou des pièces moulées à peu près transparentes qui possèdent une grande résistance à la chaleur, une grande solidité et une forte Insensibilité
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à l*hto>lditéy propriétés qu l'en peut éTsntaeZ7t
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augmenter encore par un durcissement ultérieur au séchoir
2.- Les autres opérations restant les mêmes, on ajoute avant l'adjonction de formaldéhyde, 100 kg.
de scieure de bois et un peu de couleur noire, on traite exac- tement de la même manière que précédemment et l'on ob- tient ainsi un produit à faible poids spécifique qui convient particulièrement comme matière isolante et qui peut être pressé pour donner des pièces moulées quelcon- ques par exemple des cornets d'écouteurs,
REVENDICATIONS
1.- Procédé de fabrication de matières artificielles et d'objets en ces matières,à partir de produits de condensation de l'urée, ou de dérivés de l'urée, et de formaldéhyde ou de substances donnant de la formal- déhyde, caractérisé en ce qu'on répartit d'une manière homogène le mélange de réaction dans des substances de support de façon qu'il en résulte une masse cohérente, spongieuse ou plastique,
qui est durcie et déshydratée à une température modérément élevée avec mouvement conti- nuel, après quoi le moulage final s'opère à la presse sous l'effet d'une pression et de la chaleur.
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Mr. Fritz SCHMIDT in Troiadorf (near Cologne) Germany.
Process for the manufacture of artificial materials by means of the condensation product of urea and formaldehyde or of substances giving rise to formaldehyde, as well as of an article made of these materials.
Bn combining urea and formaldehyde under various conditions and in varied proportions, condensation products have already been manufactured, the use of which as an artificial material to replace glass, for turning products, insulating materials, etc., has however mostly failed so far because of the fact that a uniform and complete dehydration and a perfect hardening of the products cannot be obtained at all in the case of large thicknesses and cannot be obtained, for less thickness than by a very prolonged and very careful heating of the cast objects;
an exception is formed, however, by the preparation of masses similar to sea foam, that is to say
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highly porous, in which the resulting bubble formation. a rapid and intense elimination of water is precisely sought.
The extraordinary difficulties in curing condensation products of bubble-free urea and formaldehyde arise from what, unlike what breaks in the condensation of urea and bubble-free formaldehyde arise from that, contrary to what happens in the condensation of phenol and formaldehyde, urea passes, already at the onset of condensation, rapidly to the state of a viscous or rubber-like mass, out of which the water cannot be completely removed by the usual means - even by vacuum distillation without resulting bubbles or pores.
Non-porous products therefore contain, even after a prolonged period of dehydration and after a prolonged subsequent dosage, still too much water and in the case of strong thick- smiles - for example blocks - * the content of water is increasing inward.
The result is that the products frequently have a tendency to split or to deform in the following, that the hardening is not uniform and above all not sufficient to achieve the high heat resistance, the mechanical resistance. and insensitivity to water, which are necessary for certain applications - for example for use as a high quality electrical insulating material.
We tried in different ways, by particular chemical or technical nesu- rea during condensation or hardening, to eliminate these drawbacks. Among the purely technical Moors, it
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there is a particularly interesting process 8m.-rrt
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which does not run off the condensation products but they are dried and crushed,
to then press them hot,
The present invention consists in that the urea condensation product is not dehydrated in the usual viscous state but is first put from the start, by incorporation into a carrier substance, in a porous sponge form. big surface. By means of a treatment in suitable machines (for example in kneading machines or in rollers) one obtains this result that all the particles of the mass return, during condensation and dehydration, always to the surface. and have the opportunity to release their moisture as the hardening progresses.
The carrier substances have the effect of increasing the surface area of the mass, reducing its viscosity and allowing processing in machines, cylinders or similar emotion devices without the premature occurrence of such a reaction. flour and thus ensure the production of a sufficiently condensed and suitably dehydrated material, which can however still easily: be compressed to form moldings, plates, rods or tubes under the effect of pressure and heat.
As carrier substance, for the condensation and dehydration of urea, the following can be envisaged: plastic masses, for example casein with or without softening agents and volatile solvents in the form of a kneading or rolling mass, or cellulose with its derivatives with or without softening agents, gelatinizing agents, volatile solvents, or else
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also in an aqueous fluid, also in the form
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a kneading or rolling muse, or even natural and artificial resins and polymerization products, for example the polymerization products of vinyl ether,
finally also serves as filler materials which also give the necessary effects, for example fibrous filler materials (sawdust, wood flour, etc.) or else materials of a particularly colloidal or plastic nature ( for example alumina, ete.) crossed out and formaldehyde can be distributed in the carrier substance either together or successively or after the reaction between go has been initiated beforehand.
Dwarf in these specific cases * in order to facilitate and make more complete the homogenization of the whole muse, the urea is firstly combined only with the support substance in a homogeneous manner and only then the formaldehyde is added, and this in particular when urea (or the urea derivative considered) exerts on the support substance a swelling * wear action, as is water for example for oasein,
It is also possible to use several carrier substances at the same time, such as, for example, casein and berry sawdust, or alternatively methylcellulose and peat flour.
The choice of volatile solvent *, softening or gelatinizing agents can be made at will according to the nature of the carrier substance or by following other points of view of appropriation, for example also taking into account if you wish to drag it out lengthwise, for example resinification or hardening with simultaneous dehydration in order to obtain, after the mechanical treatment, a final product which can compress as easily as possible,
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As far as this mechanical treatment is concerned, it can be carried out in machines for mixing, rolling or similar machines under conditions ensuring complete dehydration,
that is to say as well to the pressure of the air or us a reduced pressure, that is to say that one can for example produce the movement of the mass, during the process of condensation and dice - hydration, in open mixers or in vacuum cylinders. The condensation itself can be done with or without the addition of accelerating or retarding additions: it is particularly remarkable that with this process the goal is perfectly achieved even without acid or alkaline accelerators.
As far as retarders are concerned, the carrier substances themselves can also act more or less in this direction, as can on the other hand also certain dissolving, ramallizing and gelatinizing agents; the choice is determined by the properties of the final product and in particular by the possibility of processing it in the press.
It is also advantageous in certain circumstances to condense and harden at the same time as the urea of very substances which give with formaldehyde resinous products, for example urethane, aniline, anilides, (benzanilide, etc. .), amides (p-toluol-sulfonylurea), phenol, etc. in certain cases, a better homogenization and a better pressing mass are thus produced and, when it is desired to obtain, for example, a so-called resin of higher quality, greater clarity and greater transparency of the mass.
After mixing or rolling or dehydration
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dratation in other suitable machines or devices,
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one can press the = * ne immediately under the action of the pressure and the heat, or else pulverize it beforehand and dry the powder more or less a long time before the compression * in order to further increase the resistance of the mass to heat and humidity.
EXAMPLE
I.- 50 kg. of casein are contaminated with water or a mixture of water and volatile solvents (eg ethylene-chlorohydrin) or other agents. swelling of casein, and are processed to give a homogeneous kneaded mass. 100 legs of urea are added to the latter and they are thoroughly mixed with the casein mass by further mixing and furthermore added to the mass in the same way 10 kg. ethylene urethane.
After homogenization, 250 kgs are added little by little to the same mixer. of 30% aqueous formaldehyde solution, which makes the mass spongy and porous.
This spongy mass is still kneaded in an open kneading machine, or else in a vacuum, or of course on a cylinder for three to five hours, at about 40-50 which produces much of the hardening- and especially dehydration pushed very far. The mass-.' More and more agglomerates into a denser plastic, the further dehydration and hardening of which can then be obtained, for example, advantageously by short rolling.
The rolled msase is then pressed as it is, or after a preliminary pulverization and desiccation to give by the use of pressure and heat (for example 120- @ 130) plates or molded parts. almost transparent which have great resistance to heat, great strength and high insensitivity
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at l * hto> lditéy properties that can be
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further increase by subsequent drying in the dryer
2.- The other operations remaining the same, one adds before the addition of formaldehyde, 100 kg.
of sawn wood and a little black in color, one processes exactly in the same way as before and thus one obtains a product of low specific weight which is particularly suitable as an insulating material and which can be pressed to give any molded parts, for example earphone cones,
CLAIMS
1.- A method of manufacturing artificial materials and objects made of these materials, from condensation products of urea, or urea derivatives, and formaldehyde or substances giving formaldehyde, characterized in that the reaction mixture is homogeneously distributed among the carrier substances so that a coherent, spongy or plastic mass results,
which is hardened and dehydrated at a moderately high temperature with continuous movement, after which the final molding takes place in the press under the effect of pressure and heat.