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"Perfectionnements aux compositions plastiques ou produits de condensation"
Cette invention a trait aux compositions plastiques et aux produits de condensation qui peuvent être engen- drés par la réaction bien connue qui se produit entre l'acide phénique et le formol ou un composé analogue en présence d'un agent de condensation alcalin, et elle a pour objet un produit perfectionné et un procédé perfec- tionné pour le préparer sous une forme soluble dans l'eau en vue de son emploi comme vernis ou couche de protection ou comme élément d'une composition plastique composée de @
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papier, de pâte à papier ou d'une autre matière imprégnée du produit de condensation, et susceptible de pouvoir être moulée à chaud et sous pression en vue de la fabrication de divers objets .
Le perfectionnement principal qui fait l'objet de cet- te invention consiste à préparer du phénol-formol amené à tout degré désiré de viscosité sous forme d'une solution aqueuse et à un état qui lui permet d'être transformé di- rectement à l'état durci final en une seule phase et en' quelques minutes , En même temps, le produit durci reçoit la propriété précieuse de ne pas adhérer à une matière ana- logue qui est encore à l'état plastique .
Le procédé de préparation du produit consiste à préparer un mélange d'aci- de phénique et de formol avec une faible proportion d'un agent de condensation alcalin convenable, de préférence d'un hydrate alcalin, à faire bouillir le mélange jusqu'à ce que la condensation ait été poussée à un point tel qu'on ait obtenu le degré de viscosité nécessaire pour l'applica- tion particulière envisagée, et à ajouter alors une quan- tité d'eau propre à produire une solution fluide à laquelle on ajoute un composé de chrome convenable .
Comme exemple typique, on peut mélanger les éléments dans les proportions suivantes :
Acide phénique (phénol) 50 kg.
Formol à 40 % 50 kg.
Potasse caustique (KOH) 1 kg 13
On place le mélange de ces éléments dans une chaudiè- re et on le fait bouillir pendant une période de temps qui dépend de l'usage auquel le mélange est destiné . Lorsque le mélange atteint le point d'ébullition, une écume visible
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apparaît et, à partir de ce point/une période de 30 à 40 minutes d'ébullition continue suffit pour donner un produit approprié à la plupart des usages La viscosité de la so- lution augmente pendant 1)ébullition, d'abord lentement, puis si rapidement qu'un réglage relativement précis de la période d'ébullition est nécessaire pour assurer le degré de viscosité désiré , En effet, alors que, au moment où le point d'ébullition vient d'être atteint,
quelques minutes n'effectuent aucun changement appréciable, une seule minu- te peut, dans les dernières phases, influencer visiblement la viscosité du produit
Lorsque le mélange a bouilli pendant la période de temps nécessaire pour le but envisagé et que le degré dési- ré de viscosité se trouve atteint, on ajoute une certaine quantité d'eau froide (environ 33 litres) au contenu de la chaudière, et l'on fait alors passer la solution résultante, à travers un serpentin réfrigérant, dans un récipient con- venable .
On constate que, en réglant la période d'ébullition de façon à amener le mélange au degré requis de viscosité et en ajoutant alors de l'eau de la façon précédemment dé- crite, il est possible d'obtenir un produit soluble de tout degré désiré de viscosité, même celui voisin de la résinifi- cation Quel que soit le degré de dilution de la solution, le produit résiduel conservera, après évaporation du sol- vant et traitement convenable de l'agent de condensation alcalin, le même degré de viscosité ou le même état voisin de la résinification qu'avant l'addition du solvant ;
il conservera cet état jusqu'à ce qu'il ait subi une condensa- tion complémentaire comme résultat d'un traitement thermi- que
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Au lieu d'éliminer ou de neutraliser simplement l'agent de condensation alcalin (qui continuerait à agir, même à froid, s'il n'était pas convenablement traité), on utilise cet alcali comme base pour préparer un composé-de chrome dont l'effet est plutôt de suspendre l'activité do l'agent de condensation que de le neutraliser entièrement ; on peut même faire en sorte qu'il agisse de nouveau dans la derniè- re phase de résinification, qui est la plus importante, et que son ation soit renforcée par celle du chrome et de l'oxygène que contient le composé de chrome qui a été in- corporé au produit .
Le résultat est que le produit fini possède une solidité remarquable et est obtenu avec une facilité remarquable . Lorsqu'il est employé comme agent d'imprégnation, une pression de quelquesminutes dans une presse chauffée amènera ce produit à l'état infusible durci final et, en raison de la propriété qui lu5/* été communi- quée de ne pas adhérer à une matière similaire, le produit moulé et durci pourra être employé pour établir une matrice à l'aide de laquelle on pourra constituer tout nombre dési- ré de répliques de l'original en employant la même matière que celle dont la matrice elle-même est établie . Il suffit pour cela que la matrice soit retirée de la presse et re- froidie, cette matrice étant alors p@ête à être employée immédiatement .
Il peut être utile d'accentuer la propriété de résistance à l'adhérence de la surface en la frottant à l'aide d'un mélange de poudre de talc et de toute huile convenable Une huile minérale ordinaire ou de la vaseline donnent des résultats excellents . Lorsque la lumière ou (et) la chaleur agissent sur le produit après que l'humidité en a été chassée, le composé de chrome semble renforcer l'ac-
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tivité recouvrée de l'alcali condensant avec lequel il est combiné et, en même temps, augmente considérablement la solidité de la rnatière qui a été imprégnée, en plus de l'effet qu'il a sur l'agent d'imprégnation lui-Même
Comme exemple typique de l'application d'un composé de chrome, on peut ajouter à la solution refroidie de phénol-formol préparée de la façon précédemment décrite un mélange de 0,
9 à 1,86 kg. de bichromate d'ammonium, 16,4 litres d'eau froide ou chaude et une quantité suffisante d'ammoniaque pour empêcher la précipitation . Lorsque la viscosité du mélange est très élevée, on peut ajouter à ce mélange, en vue d'assurer sa solubilité, de l'alcool, le cas échéant en combinaison avec de l'ammoniaque .
On peut substituer au bich@@mate d'ammonium le ohro- mate d'ammonium ou de calcium, leschromates de cuivre, de zinc, aluminium, strontium ou de nombreux autreschroma- tes dissous, le cas échéante dans une quantité convenable d'anhydride chromique (C@O3), mais il est préférable d'em- ployer le bichromate d'ammonium en raison du fait qu'il coûte moins cher et qu'on peut se le procurer plus facile- ment que l'une quelconque des autres substances mentionnées.
Il est aussi possible d'employer le chrome sous forme d'acé- tate de chrome ou de sels analogues lorsque sa forme est basique au lieu d'être acide .
Le produit de condensation refroidi auquel le composé de chrome a été incorporé peut être employé pour imprégner une matière absorbante telle que le papier-filtre dont on enlève alors l'excès d'humidité, de préférence à la tempé- rature atmosphérique . Les feuilles ainsi obtenues sont alors prêtes à être employées comme feuilles plastiques
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destinées à être moulées à chaud et sous 'pression . Elles conservent une quantité d'humidité juste suffisante pour rester molles et flexibles, et la présence de cette humi- dité retarde aussi l'action du composé de chrome . Lorsque la chaleur -si le produit est employé comme agent d'im- prégnation- ou l'exposition à l'air -si le produit est employé comme peinture- ont séché le composé, le chrome comrnence à agir .
Les feuilles imprégnées et encore légère-, ment humides peuvent être employées pour produire une gran- de variété d'objets, ce qui s'obtient en soumettant ces feuilles à l'action de la chaleur et d'une pression pen- dant quelques minutes avec une matrice ou cliché convena- ble, à l'intérieur d'une presse .
Lorsqu'on moule ou presse de cette manière des feuil- les ou autres corps imprégnés, on constate que le réglage correct de la viscosité du produit ou de la proportion de composé de chrome ajoutée (selon la nature de l'objet à mouler) présente une grande importance dans la pratique .
C'est pour cette raison qu'il convient de régler soigneu- sement la. durée de l'ébullition du mélange initial selon le but envisagé .
Le degré de viscosité requis dépendra principalement de la finesse du moulage requis . Si la fluidité trop gran- de d'un agent ,d'imprégnation rendait le moulage difficile, il serait désirable d'ajouter au mélange initial de phénol- formol une substance colloïdale, et de préférence un collof- de organique tel que la colle forte, la gélatine ou la caséine . On peut régler la plasticité du mélange en employant une proportion plus ou moins grande de matière colloidale .
Pour empêcher la précipitation qui serait
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susceptible de se produire lorsqu'on ajoute un de ces collo- ides, on peut aussi ajouter une quantité d'ammoniaque suf- fisante pour maintenir la solubilité .A titre de variante, le phénol-formol et le colloide organique peuvent être pré- parés sous forme de solutions distinctes à l'aide desquel- les on traite successivement les feuilles de papier ou d'autres corps à imprégner .Comme exemple typique d'un mélange de phénol-formol et d'une matière colloïdale con- venaht pour la fabrication de planches d'impression de la manière précédemment décrite, on peut prendre 5,5 kg. du produit initial de phénol-formol contenant un. composé de chrome comme .précédemment décrit et ajouter alors les in- grédients suivants :
Gélatine, colle forte ou caséine 85 à 283 grammes
Eau 87 à 170 grammes Ammoniaque Quantité suffisan- te pour empêcher la précipita- tion
Lorsque les solutions de phénol-formol et de colloïde sont employées pour.effectuer des imprégnations distinctes, il est préférable de diviser la quantité nécessaire de composé de chrome en deux parties égales, l'une étant ajou- tée au phéhol-formol, l'autre à la solution colloïdale .
Alternativement, on peut mélanger et employer les deux solutions sans faire usage de chrome et imprégner ensuite les feuilles ou la masse -déjà imprégnées desdites solu- tions- d'une solution de 2 à 5 de bichromate d'ammonium ou autre bichromate avec une certaine quantité d'ammonia- que . Cette solution de chrome peut aussi contenir une faible proportion de chlorure d'ammonium ou autre chlorure
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qui agit à la façon d'un. fondant lorsqu'on emploie une feuille de matière imprégnée du mélange pour prendre des empreintes de certains métaux .
L'application d'un excès d'ammoniaque ou de sels d'am- monium dans la solution dont on imprègne les fouilles a pour effet de continuer la condensation après que les feuilles ou masses ont été imprégnées de telle sorte que lorsque la matière est finalement devenue sèche et qu'un changement complémentaire est suspendu, l'agent d'impré- gnation a été porté à un point plus voisin de la résinifi- cation que lorsqu'il avait été introduit, mais que, au moment de l'imprégnation réelle, le produit de condensa- tion n'a pas dépassé la phase de solubilité dans l'eau et pénètre facilement dans les cellules du papier ou autre support .
Le changement de fluidité effectué par l'application d'une solution colloïdale est très important lorsqu on établit une matrice à l'aide de caractères mobiles, de ca- ractères mobiles et de planches d'impression combinés ou de tout autre original ne possédant pas un support on fon- dation solide, cas dans lesquels la question de l'exsuda- tion est importante .
Par contre, lorsqu'on désire tirer des épreuves ou copies d'une matrice ainsi établie, la fluidité et la plasticité n'offrent aucune difficulté(étant donné que la matrice possède une fondation solide et que l'exsu- dation susceptible de se produire aura lieu au delà des bords de la matrice) . Aussi une matrice composée d'un produit de condensation auquel un colloïde a été ajouté peut-elle être employée pour produire.des planches ou re- productions conjointement avec des feuilles ou masse im-
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prégnées d'un produit à base de phénol-formol chromé solu- ble dans l'eau et coulant plus librement sans l'addition de gélatine, caséine ou autre colloïde .
Le produit de condensation obtenu de l'une quelconque des façon décrites ci-dessus peut être employé comme vernis ou enduit protecteur pour les surfaces/divers objets .
Par l'addition de pigments ou teintures convenables ou d'une matière solide finement divisée à la solution, on obtient un produit qui peut être employé comme peinture soluble dans l'eau et qui devient insoluble en séchant .
- Revendications -
1. Le procédé pour préparer un produit de condensa- tion à base de phénol-formol sous une forme soluble dans l'eau qui consiste à préparer un mélange d'acide phénique et de formol avec une faible proportion d'un hydrate al- calin, à faire bouillir le mélange jusqu'à.ce que la con- densation ait été poussée à un point tel que le degré de viscosité qui est nécessaire pour le but envisagerait été atteint, et à ajouter alors une quantité d'eau contenant un composé convenable de chrome dans le but de produire une solution dont le résidu, après séchage, peut être moulé à chaud et sous pression et, en même temps, amené à un état infusible et dur .
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"Improvements to plastic compositions or condensation products"
This invention relates to plastic compositions and condensation products which may be produced by the well known reaction which occurs between carbolic acid and formalin or the like in the presence of an alkaline condensing agent, and has for object an improved product and an improved process for preparing it in a water-soluble form for use as a varnish or protective layer or as part of a plastic composition composed of @
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paper, pulp or other material impregnated with the condensation product and capable of being moldable under hot pressure and under pressure for the manufacture of various articles.
The main improvement which forms the subject of this invention consists in preparing phenol-formaldehyde brought to any desired degree of viscosity in the form of an aqueous solution and to a state which enables it to be converted directly to water. At the same time, the cured product receives the valuable property of not adhering to a like material which is still in the plastic state.
The process for preparing the product involves preparing a mixture of carbolic acid and formalin with a small proportion of a suitable alkaline condensing agent, preferably an alkali hydrate, boiling the mixture until that the condensation has been carried out to such an extent that the degree of viscosity necessary for the particular application envisaged has been obtained, and then adding a quantity of clean water to produce a fluid solution to which is added a suitable chromium compound.
As a typical example, the elements can be mixed in the following proportions:
Carbolic acid (phenol) 50 kg.
40% formalin 50 kg.
Caustic potash (KOH) 1 kg 13
The mixture of these elements is placed in a boiler and boiled for a period of time which depends on the use for which the mixture is intended. When the mixture reaches the boiling point, a visible scum
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appears and from this point a period of 30 to 40 minutes of continuous boiling is sufficient to give a product suitable for most uses The viscosity of the solution increases during 1) boiling, at first slowly, then so quickly that a relatively fine adjustment of the boiling period is necessary to ensure the desired degree of viscosity, Indeed, while, by the time the boiling point has just been reached,
a few minutes do not effect any appreciable change, a single minute can, in the last stages, visibly influence the viscosity of the product
When the mixture has boiled for the period of time necessary for the intended purpose and the desired degree of viscosity has been reached, a certain quantity of cold water (about 33 liters) is added to the contents of the boiler, and The resulting solution is then passed, through a cooling coil, into a suitable container.
It is found that, by adjusting the boiling period so as to bring the mixture to the required degree of viscosity and then adding water in the manner previously described, it is possible to obtain a soluble product of any degree. desired viscosity, even that close to resinification Whatever the degree of dilution of the solution, the residual product will retain, after evaporation of the solvent and suitable treatment of the alkaline condensing agent, the same degree of viscosity or the same state close to resinification as before the addition of the solvent;
it will retain this state until it has undergone further condensation as a result of heat treatment.
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Instead of simply removing or neutralizing the alkaline condensing agent (which would continue to act, even when cold, if not properly treated), this alkali is used as a base to prepare a chromium compound which the effect is rather to suspend the activity of the condensing agent than to neutralize it entirely; one can even make it so that it acts again in the last phase of resinification, which is the most important, and that its ation is reinforced by that of chromium and oxygen contained in the chromium compound which has been incorporated into the product.
The result is that the finished product has remarkable strength and is obtained with remarkable ease. When used as an impregnating agent, pressing for a few minutes in a heated press will bring this product to the final hardened infusible state and, due to the property which has been imparted, of not adhering to a Similar material, the molded and cured product can be used to establish a die from which any desired number of replicas of the original can be made using the same material from which the die itself is made. . All that is needed is for the die to be withdrawn from the press and cooled, this die then being ready for immediate use.
It may be useful to enhance the adhesion resistance property of the surface by rubbing it with a mixture of talcum powder and any suitable oil. Ordinary mineral oil or petrolatum gives excellent results . When light or (and) heat acts on the product after the moisture has been removed from it, the chromium compound appears to enhance the ac-
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recovered activity of the condensing alkali with which it is combined and, at the same time, considerably increases the strength of the material which has been impregnated, in addition to the effect it has on the impregnating agent itself.
As a typical example of the application of a chromium compound, it is possible to add to the cooled solution of phenol-formaldehyde prepared as previously described a mixture of 0,
9 to 1.86 kg. of ammonium dichromate, 16.4 liters of cold or hot water and sufficient ammonia to prevent precipitation. When the viscosity of the mixture is very high, alcohol can be added to this mixture, in order to ensure its solubility, if necessary in combination with ammonia.
Ammonium or calcium ohromate, copper, zinc, aluminum, strontium chromates or many other chromates dissolved, if necessary in a suitable quantity of anhydride, can be substituted for ammonium bichomate. chromic (C @ O3), but it is preferable to use ammonium dichromate because it is cheaper and more readily available than any of the others. substances mentioned.
It is also possible to use chromium in the form of chromium acetate or similar salts when its form is basic instead of acid.
The cooled condensation product to which the chromium compound has been incorporated can be used to impregnate an absorbent material such as filter paper from which excess moisture is then removed, preferably at atmospheric temperature. The sheets thus obtained are then ready to be used as plastic sheets.
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intended to be hot molded and under pressure. They retain just enough moisture to remain soft and flexible, and the presence of this moisture also retards the action of the chromium compound. When heat - if the product is used as an impregnating agent - or exposure to air - if the product is used as a paint - have dried the compound, the chromium begins to act.
The impregnated and still slightly damp sheets can be used to produce a wide variety of objects, which is achieved by subjecting these sheets to the action of heat and pressure for a few minutes. with a suitable die or cliché, inside a press.
When sheets or other impregnated bodies are molded or pressed in this way, it is found that the correct adjustment of the viscosity of the product or of the proportion of chromium compound added (depending on the nature of the object to be molded) presents of great importance in practice.
It is for this reason that it should be carefully adjusted. duration of the boiling of the initial mixture according to the intended purpose.
The degree of viscosity required will primarily depend on the fineness of the molding required. If the too great fluidity of an impregnating agent made molding difficult, it would be desirable to add to the initial mixture of phenol formaldehyde a colloidal substance, and preferably an organic colloid such as strong glue. , gelatin or casein. The plasticity of the mixture can be regulated by employing a greater or lesser proportion of colloidal material.
To prevent the rush that would be
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which may occur when one of these colloids is added, an amount of ammonia sufficient to maintain solubility can also be added. Alternatively, phenol-formalin and organic colloid can be prepared. in the form of separate solutions with the aid of which the sheets of paper or other substances to be impregnated are treated in succession. As a typical example of a mixture of phenol-formalin and a colloidal material suitable for the production of printing plates in the manner previously described, 5.5 kg can be taken. of the initial product of phenol-formalin containing a. compound of chromium as described above and then add the following ingredients:
Gelatin, strong glue or casein 85 to 283 grams
Water 87 to 170 grams Ammonia Sufficient quantity to prevent precipitation
When the phenol formaldehyde and colloid solutions are used to effect separate impregnations, it is preferable to divide the necessary amount of chromium compound into two equal parts, one being added to the phehol formaldehyde, the other to the colloidal solution.
Alternatively, it is possible to mix and employ the two solutions without making use of chromium and then impregnate the leaves or the mass - already impregnated with said solutions - with a solution of 2 to 5 of ammonium dichromate or other dichromate with a certain amount of ammonia. This chromium solution may also contain a small proportion of ammonium chloride or other chloride.
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which acts like a. flux when a sheet of material impregnated with the mixture is used to take impressions of certain metals.
The application of excess ammonia or ammonium salts in the solution with which the excavations are impregnated has the effect of continuing the condensation after the leaves or masses have been impregnated so that when the material is finally become dry and a further change is suspended, the impregnating agent has been brought to a point nearer to resinification than when it had been introduced, but that at the time of impregnation actual, the condensation product has not passed the water solubility phase and readily penetrates the cells of the paper or other medium.
The change in fluidity effected by the application of a colloidal solution is very important when establishing a matrix using movable type, movable type and combined printing plates or any other original not having a support or a solid foundation, in which cases the issue of exudation is important.
On the other hand, when one wishes to make proofs or copies of a matrix thus established, fluidity and plasticity do not present any difficulty (since the matrix has a solid foundation and that the exudation likely to occur will take place beyond the edges of the matrix). Also a matrix composed of a condensation product to which a colloid has been added can be employed to produce sheets or reproductions together with sheets or im- mass.
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pregnant with a water-soluble, more free-flowing, water-soluble chromium phenol formaldehyde product without the addition of gelatin, casein or other colloid.
The condensation product obtained in any of the above described ways can be used as a varnish or protective coating for surfaces / various objects.
By adding suitable pigments or dyes or a finely divided solid to the solution, a product is obtained which can be employed as a water soluble paint and which becomes insoluble on drying.
- Claims -
1. The process for preparing a phenol formaldehyde condensate in a water soluble form which consists of preparing a mixture of carbolic acid and formalin with a small proportion of an alkaline hydrate. , boiling the mixture until the condensation has been increased to such an extent that the degree of viscosity which is necessary for the purpose envisaged has been reached, and then adding an amount of water containing a compound suitable for chromium in order to produce a solution the residue of which, after drying, can be molded under hot pressure and at the same time brought to an infusible and hard state.