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Tapisseries gommées et compositions de colles.
Cette invention concerne des matières gommées dénommées ci-après tapisseries, et comprenant notamment des papiers peints, papiers d'affiches, papiers de placards et d'étagères, tissus de tentures, panneaux en.bois minces ou autres matières portant un enduit de colle séché qui ne nécessitent qu'une humidification pour pouvoir être appliquées sur un mur ou une autre surface.
Le brevet des Etats-Unis "Reissue" nO.10.430 de LOBDELL décrit un papier de tapisserie enduit de colle sèche au dos, qui, suivant le brevet, peut être mis en place par humidification de , la surface recouverte de colle et son application sur un mur.
1 La colle utilisée est de la dextrine,de la colle forte, de la colle de pâte ou des gommes. Aucun papier collant de tapisserie de qualité pratique ou convenable n'a jamais été obtenu d'après les données du brevet LOBDELL parce que le problème de la fabri- cation d'un papier de tapisserie gommé d'avance n'est pas assez
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simple que pour pouvoir être résolu uniquement par application d'une colle ordinaire au dos du papier et séchage de cette colle. Une tapisserie gommée, telle au'un papier de tapisserie gommé, doit posséder certaines caractéristiques spéciales qui ne peuvent être obtenues à l'aide d'une colle ordinaire.
Des papiers de tapisserie gommes et autres matières gommées de bonnes qualités ont été fabriqués suivant les données des bre- vets des Etats-Unis Nos.2.183.532 et 2.215.848 accordés à HANS F. BAUER.
Un des buts de la présente invention est de fournir une tapisserie gommée nouvelle et perfectionnée dont la colle à réhumidifier est fabriquée au moyen de matières premières faciles à se procurer.
Un autre but de l'invention est de fournir une nouvelle tapisserie gommée perfectionnée dont la colle à réhumidifier est préparée à partir d'une farine de céréale traitée de façon par- ticulière, comme c'est décrit de façon détaillée plus loin.
Un autre but de l'invention est la préparation de ma- tières adhésives nouvelles et perfectionnées.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après et du dessin annexée dont la figure unique représente une tapisserie gommée compre- nant un papier mural a. portant au dos un enduit de colle séché b tel que décrit.
Suivant l'invention, il a été trouvé qu'en transformant des farines de céréales, par exemple de froment ou de séigle, par de petites quantités d'enzymes d'hydrolyse de l'amidon, dans certaines conditions, on produit une colle donnant par humidification un produit très adhésif lorsqu'on l'utilise sur des papiers muraux ou autres tapisseries. Il a été trouvé que le composant protéinique de la farine de froment ou de seigle possède des propriétés particulières correspondant aux carac- téristiques exigées pour une colle à ce destinée.
Pour
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convenir à ces fins, il est nécessaire que le produit adhésif satisfasse aux conditions suivantes:
1 ) Il doit être d'une nature telle qu'il puisse être aisément appliqué au papier de tapisserie sous forme d'enduit et être ensuite séché sans rendre la feuille cassante et sans provo- quer d'enroulement exagéré.
2 ) l'enduit collant doit se réhumidifier aisément lorsqu'on applique de l'eau sur la feuille enduite, mais ne doit pas présenter de solubilité telle qu'il soit enlevé du papier dans des conditions normales de manutention;
3 ) le film collant réhumidifié doit être glissant, et se sécher lentement de manière que, lorsque le papier est appli- qué sur le mur, il puisse être aisément déplacé et disposé de façon convenable pour obtenir des joints bord à bord et raccor- der les dessins;
4 ) le film collant doit sécher suffisamment lentement pour ne pas se durcir en cessant d'être glissant dans l'inter- valle de temps qui s'écoule normalement entre la réhumidifica- tion de la feuille et son application sur le mur.
5 ) lorsque la feuille a été appliquée sur le mur, la colle doit sécher sans provoquer la formation de rides ou de froissements et donner une fixation solide sur toutes surfaces sur lesquelles des papiers de tapisseries sont normalement ap- pliqués.
Pour satisfaire à ces conditions, il a été trouvé dé- sirable de modifier la farine de manière telle que la viscosité du produit final corresponde aux valeurs spécifiées plus loin.
Il est également désirable, pour obtenir les caractéristiques de séchage lent nécessaires que les matières amylacées de la farine soient hydrolysées jusqu'à un point tel qu'il se soit formé une quantité notable de sucres réducteurs. Les caracté- ristiques de séchage lent et de non-enroulement de la colle peuvent de plus être améliorées par l'addition de différents sels solubles ou d'autres matières agissant comme plastifiants.
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Des exemples de tels sels solubles et matières plasti- fiantes pouvant être utilisés avec succès à la fois pour ralen- tir la vitesse de séchage et réduire la tendance à l'enroulement de la feuille enduite, sont le chlorure de sodium, le formiate de sodium, le nitrate de sodium, le lactate de sodium, l'urée, la glycérine, le glucose, le sucre interverti, etc.
Dans les conditions de préparation décrites ci-dessous, le composant protéinique de la farine contribue dans une large mesure à l'obtention des caractéristiques de glissement désirées pour la couche de colle. De plus, il semble agir comme un sup- plément avantageux aux sucres réducteurs formés pendant la con- version et aux matières plastifiantes ajoutées pour réduire la tendance à s'enrouler des feuilles enduites séchées.
Il a été trouvé que la proportion de sucres réducteurs formés à la suite de l'hydrolyse des matières amylacées conte- nues dans la farine ainsi que la viscosité du produit collant final transformé sont les facteurs qui déterminent sa convenance au but envisagé.
Pour atteindre les buts de cette invention,, il est dé- sirable que le degré de transformation soit tel que le produit collant final présente une teneur en sucres réducteurs d'au moins 5% calculés' sous forme de dextrose, sur base du produit sec, et une viscosité, lorsqu'il est dilué avec de l'eau de manière que le rapport matières solides eau atteigne 1 partie de
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matières solides pour 10 parties d'eau, viscosït-é-'comprise entre 15-et 750 centipoises à 75 F.
Le procédé utilisé pour le dosage des sucres réducteurs est la méthode volumétrique approximative décrite dans
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l'ouvrage intitulé rdethods of Analvsis of the Association of Officiai Agricultural Chemists, 3ème Edition (1930) chapitre XXXIV, paragraphes 31, 32, 33 page 377.
Pour la mesure des viscosités, on a utilisé l'appareil de mesure de viscosité de BROOKFIELD.
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Il est désirable que la colle telle qu'appliquée sur le papier ou sur une autre matière de base, ne contienne pas moins de 1 ni plus de 5 parties d'eau pour 1 partie de matières solides. Le rapport matières solides eau devrait de préférence ne pas être inférieur à environ 1:1 pour une colle de ce type si le degré voulu d'adhésivité et de glissement doit être atteint lorsque la pellicule adhésive est réhumidifiée. D'autre part, si la proportion d'eau aux matières solides est supérieure à 5:1, le séchage nécessité pour l'application convenable de l'adhésif au papier ou à une autre matière à recouvrir sera normalement exagéré.
Au point de vue de la commodité d'application de l'adhé- sif au papier ou à toute autre matière, il est désirable que l'adhésif ait une fluidité suffisante pour qu'il puisse être puisé et appliqué sous forme d'une pellicule uniforme sur le papier au moyen des rouleaux d'application de la machine à en- duite. En même temps, l'adhésif doit avoir une viscosité suffi- sante pour ne pas pénétrer dans le papier ni laisser de pelli- cule trop faible ou non efficace de colle sur la surface de la feuille. En tenant compte de ces considérations, il a été trouvé désirable que la colle telle qu'appliquée sur le papier ait une viscosité comprise entre environ 400 et 13.000 centi- poises à 100 F, déterminée au moyen du viscosimètre de Brookfield.
Pour les types les plus usités d'appareils à enduire, une viscosité comprise entre 1200 et 2000 centipoises à 100 F a été trouvée très appropriée.
L'emploi d'acides aussi bien que d'enzyme.s du type de l'a-amylase ou de mélanges des types d'amylase [alpha] et,4 pour transformer l'amidon en dextrines et sucres est bien connu des gens de métier. Pour autant qu'on le sache cependant, l'adhésif renseigné ici représente une combinaison de farine hydrolysée et de plastifiant ayant des propriétés uniques au point de vue réhu- nidification et glissement, qui n'ont pas encore été atteintes Antérieurement.
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Aux fins de cette invention, les enzymes de conversion utilisées peuvent consister en uneou plusieurs enzymes des types des [alpha]amylases ou [alpha], ss -amylases produites industriellement, additionnées à la farine dans les proportions voulues pour attein- dre le degré spécifié de transformation; ou, si on le désire, on peut tirer profit des enzymes de ce type présentes à l'état naturel dans les farines de froment et de seigle, spécialement dans celles qui ont été moulues en partent de grains endommagés par des germes, et les mélanger avec les proportions voulues de farine moulue provenant de grains sains pour obtenir un mélange contenant les quantités désirées d'enzyme.
Ce dernier procédé a l'avantage d'être moins coûteux, et offre en outre un moyen d'utilisation de quantités notables de farines qui ne conviennent pas pour la plupart des buts ali- mentaires.
On peut aussi utiliser des acides au lieu d'enzymes comme agents d'hydrolyse de la farine au degré ici spécifié.
L'emploi d'enzymes est cependant préférable du fait de la plus grande commodité de manutention.
Il apparaîtra à ceux familiarises dpns ce genre d'opé- rations que la concentration d'enzymes nécessaire à l'obtention d'un degré particulier de transformation ne peut en général pas être défini, par suite des nombreux facteurs qui influencent l'activité des enzymes. Les exemples décrits ici, illustrent les résultats satisfaisants qui ont été obtenus en ce qui con- cerne les procédés d'application dans les conditions considérées.
Dans le but de décrire cette invention de façon plus complète, les exemples ci-dessous renseignent le degré de con- centration des enzymes utilisé pour obtenir les résultats donnés.
A ce point de vue, il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux quantités d'enzymes ou types d'agents de con- version appliqués dans les exemples particuliers décrits, mais plutôt en ce qui concerne la teneur en sucres réducteurs, les
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limites de viscosité et les proportions de matières solides et d'eau généralement spécifiées.
EXEMPLE 1.-
Cet exemple illustre la façon dont une colle à rébumi- difier convenant à la fabrication de papiers de tapisserie en- collés d'avqnce peut être préparée à l'aide d'une farine de seigle blanche moulue en partant de grains germés. La farine de seigle utilisée dans cet exemple a une activité enzymatique de 2,41 unités d' [alpha] -amylase telle que déterminée par la méthode de KNEEN & SANDSTEDT (Cereal,Laboratory Méthodes, 4ème Edition, page 96). 77,7 livres de la farine de seigle mentionnée plus haut sont dispersées dans 100 livres d'eau, et chauffées dans une cuve de mélange munie d'une chemise de vapeur à une température de 160 F. Le mélange est ensuite maintenu à cette température pendant 20 minutes ; pendant ce temps, l'enzyme présente transforme le mélange en lui donnant une consistante liquide.
A la fin de cette période on porte la température à 190 F et on l'y maintient pendant 10 minutes. Puis on ajoute au mélange 16,5 livres d'urée, 3,4 livres d'acétate de sodium, et 2,4 livres de sulfate de zinc, et on laisse refroidir pour l'emploi. La colle obtenue renferme 26% de sucres réducteurs calculés sous forme de dextrose sur base sèche, et a une viscosité Brookfield de 1800 centipoises à 100 F. Appliquée sur un papier de tapisserie en proportion cor- respondant à 14 à 16 livres d'enduit sec par rame, elle donne un papier de tapisserie gommé qui réhumidifié possède les caracté- ristiques de séchage lent et de poli nécessaires au but à attein- dre.
La colle décrite dans cet exemple, diluée avec de l'eau, de manière à porter le rapport des matières solides à l'eau à 1:10 a une viscosité Brookfield de 16 centipoises à 75 F.
EXEMPLE 11.-
Cet exemple illustre le mode de préparation d'une colle convenant pour papier de tapisserie gommé, en partant d'une
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farine ayant une activité d' [alpha] -amylase de 0,29 unité, telle que déterminée par la méthode de Kneen & Sandstedt désignée plus ha.ut. 78,4 livres de la farine de seigle mentionnée plus haut, 16,1 livres d'urée et 3,3 livres d'acétate de sodium sont dis- persées dans 500 livres d'eau et chauffées dans une cuve à che- mise de vapeur à une température de 160 F. Le mélange est main- tenu à. cette température pendant'20 minutes. Après ce temps, la température est portée à 190 F et maintenue à ce point pendant 10 minutes. On ajoute alors 2,2 livres de sulfate de zinc et on laisse refroidir le mélange avant de s'en servir.
La colle ob- tenue contient 5,4% de sucres réducteurs calculés sous forme de dextrose sur base sèche et a une viscosité Brookfield de 166 centipoises à 100 F. Appliquée sur du papier de tapisserie sur la base d'un poids d'enduit sec de 14 ou 16 livres par rame, elle donne un papier gommé qui., réhumidifié, possède les caractéris- tiques nécessaires de séchage lent et de glissement.
La colle décrite dans cet exemple, diluée avec de l'eau de manière à atteindre un rapport de matières solides : eau de 1 : 10, a une viscosite Brookfield de 715 centipoises à 75 F.
EXEMPLE 111. -
Cet exemple montre la préparation d'une colle pour papier de tapisserie , en partait d'un mélange de farines de seigle blanches ayant une activité d'[alpha] -amylase de 0,43 unité: telle que déterminée par la méthode de Kneen & Sandstedt rensei- gnée plus haut.
82 livres de mélange de farines de seigle( [alpha]-amylase 0,43)
15 livres d'urée
3 livres d'acétate de sodium sont dispersées dans 225 livres d'eau; le mélange est chauffé directement par de la vapeur à une vitesse telle que la tempé- .rature est portée de 80 à 190 F en 40 minutes. Pendant ce temps, l'enzyme présente a transformé le mélange en lui donnant une consistance fluide. Lorsque la température a atteint 190 F, on ajoute 4 onces de carbonate de sodium et 6 onces de phénol au mélange et on laisse refroidir jusqu'à la température ordinaire.
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La colle obtenue contient 14,0% de sucres réducteurs calculés sous forme de dextrose sur base sèche, et a une visco- sité Brookfield de 1300 centipoises à 100 F. Diluée avec de l'eau de manière à atteindre un rapport matières solides : eau de 1:10, la viscosité déterminée à l'aide du viscosimètre de Brookfield est de 25 centipoises à une température de 75 F. La colle con- vient pour du papier de tapisserie gommé et possède les carac- téristiques voulues de séchage lent et de glissement nécessaires à cette fin.
EXEMPLE IV.-¯
Cet exemple décrit la préparation d'une colle pour papier de tapisserie en partant d'une farine de seigle blanche qui a été traitée au préalable par de la paraformaldéhyde pour améliorer sa dispersibilité dans l'eau.
Le traitement préliminaire de la farine comprend le mélange de la farine de seigle avec 0,1% de paraformaldéhyde, puis le chauffage du mélange à une température de 220 F pendant environ 1¸ heure.
La colle est préparée en utilisant les quantités sui- vantes de matières:
81,4 livres de la farine de seigle préalablement traitée comme il est dit plus haut
15,0 livres d'urée
3,0 livres d'acétate de sodium
0,6 livres d'Amylic N, qui est une enzyme du commerce fa- briquée par la firme Wallerstein Company,à New-York.
Ces matières sont dispersées dans 250 livres d'eau, le mélange est chauffé à 167 F, et est maintenu à cette température pendant 20 minutes puis chauffé à 200 F pendant 10 minutes. Au bout de ce laps de temps, on dilue le mélange au moyen de 100 livres additionnelles d'eau et on ajoute 4 onces de carbonate de sodium et 8 onces de phénol. La colle est alors prête à l'usage.
La colle préparée comme il est dit plus haut, contient 12,3% de sucres réducteurs calculés comme dextrose sur base sèche et a une viscosité Brookfield de 1620 centipoises à 100 F. - Diluée à l'eau de manière à porter le rapport de matières solide :
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eau à 1:10, elle a une viscosité Brookfield de 40 centipoises à 75 F.
La colle ainsi préparée sèche lentement lorsqu'on la réhumidifie et possède d'excellentes qualités de glissement. De bons résultats ont été obtenus en gommant des papiers de tapisse- rie au moyen de cette colle.
EXEMPLE V.-
Cet exemple décrit la préparation d'une colle pour papier de tapisserie en partant d'une farine de seigle blanche ayant une activité d' [alpha] -amylase de 0,40 unité, et d'une farine de froment transformée en malt ayant une activité d' [alpha]-amylase de 17,0 unités telle que déterminée par la méthode de Kneen & Sandstedt décrite plus haut.
84,7 livres de farine de seigle blanche ([alpha]-amylase 0,40)
5,0 livres de farine de froment maltée ([alpha] -amylase 17,0)
10,0 livres de sel (NaCl)
0,3 livre de carbonate de calcium en poudre sont dispersas dans 200 livres d'eau. Le mélange est chauffé di- rectement par de la vapeur de manière que la température soit portée de 80 F à 190 F en 40 minutes. Lorsque la température atteint 190 F, on ajoute 4 onces de carbonate de sodium et 6 onces de phénol au mélange qu'on laisse ensuite refroidir jusqu'à la température ordinaire. La colle obtenue contient 16,0% de sucres réducteurs calculés comme dextrose sur base sèche.
La viscosité de la colle déterminée au viscosimètre de Brookfield est de 1400 centipoises à 100 F. Diluée à l'eau de manière à obtenir un rapport de matières solides: eau de 1:10, elle a une viscosité de 21 centipoises à 75 F.
D'excellents enduits de colle à réhumidifier appliqués sur des papiers de tapisseries et autres tentures ont été obte- nus par application d'une couche ou d'un, enduit de cette compo- sition collante humide au dos du papier ou autre tenture, et séchage.
L'enduit collant séché, réhumidifié, sèche lentement, présente des caractéristiques de glissement satisfaisantes et la
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matière gommée donne des résultats très satisfaisants comme tapisserie.
L'expression "farine de céréale" couvre dans cette description les farines de graines de céréales comprenant, par exemple le froment, l'avoine, le seigle, le riz et l'orge. Ces grains contenant une proportion notable de protéine, spéciale- ment le froment et le seigle, conviennent particulièrement à l'exécution de l'invention. L'expression "farine de céréale hydrolysée" est utilisée pour représenter une farine de céréale qui a été dégradée et transformée par voie humide par des acides et/ou des enzymes. L'expression "farine de céréale hydrolysée par des enzymes" couvre des farines de céréales hydrolysées qui ont été dégradées ou transformées par voie humide par l'action d'enzymes.
Lors de ces transformations, le pH peut être réglé ou variable, suivant le type particulier de farine, la quantité d'enzyme présente et le degré de conversion désiré.
Lors de l'exécution de l'invention au moyen de farines de céréales transformées par des enzymes, ces enzymes peuvent être des enzymes.isolées par voie chimique, comme dans l'exemple IV, ou proviennent de préférence d'une farine de céréale conte- nant à l'état naturel une teneur minimum d'enzyme déterminée d'avance, comme dans les exemples I et II, ou proviennent d'un mélange de farines de céréales dont l'une a une teneur rela- tivement élevée en enzymes, comme dans l'exemple V.
En général, la teneur en / -amylase peut être considérée comme une mesure de l'activité enzymatique d'une farine de céréale, et il est préfé- rable, pour atteindre le but visé par l'invention, d'utiliser une farine de céréales ou un mélange de farines de céréales ayant une teneur en (-amylase déterminée d'avance ou une teneur moyenne d' [alpha] -amylase déterminée d'avance d'au moins 0,25 unité, telle que déterminée par la méthode de Kneen et Sandstedt ren- seignée plus haut, de préférence supérieure à 0,4. La teneur maximum en enzyme n'est pas aussi critique parce qu'elle peut
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être corrigée par le réglage du pH touten obtenant encore la visco- sité désirée déterminée d'avance.
Par exemple, en partant d'une teneur d'enzyme de 0,43 unité.,par exemple, comme dans l'exem- ple III, le pH est de préférence réglé .entre les limites de 6,5 et 7,0 environ. Si la teneur en enzymes était beaucoup plus élevée, elle pourrait être compensée en ajoutant une substance à réaction alcaline pour-accroître le pH et réduire de cette façon l'activité enzymatique.
Les expressions "plastifiants et agents plastifiants" couvrent ici toute substance qui, incorporée à la colle, a pour effet de diminuer la vitesse de séchage de l'enduit de colle séché et réhumidifié et également sa tendance à l'enroulement lorsqu'il est appliqué sur une matière de support flexible, telle que le papier. Un sel quelconque soluble dans l'eau, comme le chlorure de sodium, le formiate de sodium, le sulfate de sodium, l'acétate de sodium, le nitrate de sodium, le sulfocyanure de sodium et les sels correspondants de potassium, calcium et ma- gnésium soluble convient pour réduire la vitesse de séchage de la colle réhumidifiée et, dans une certaine mesure, pour éviter son enroulement.
D'autres plastifiants sont plus efficaces pour réduire la tendance à l'enroulement, et comprennent par exemple le lactate de sodium, l'urée, la glycérine, le glucose, le sucre interverti, et d'autres substances hygroscopiques. Dans de nom- breux cas, il est donc préférable d'employer une combinaison d'agents plastifiants. Comme il a été dit plus haut, les sucres réducteurs formés par l'hydrolyse des farines de céréales agis- sent également comme agents plastifiants, et,suivant une forme d'exécution de l'invention, une farine de céréale hydrolysée contenant un pourcentage élevé de sucres réducteurs peut être mélangée à une farine de céréale hydrolysée moins riche en sucres réducteurs. Ainsi un produit tel que celui de l'exemple II peut être mélangé à un produit tel que celui décrit à l'exemple I.
Si la teneur en sucres réducteurs est suffisamment élevée, l'a- gent auxiliaire plastifiant peut être omis ou la quantité de cet
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agent utilisée peut être notablement réduite. En général, il est préférable que la teneur minimum totale en agent plastifiant de la colle séchée, en y comprenant les sucres réducteurs contenus dans la farine de céréale hydrolysée, soit d'au moins 10%.
D'habitude la teneur maximum en plastifiants ne dépassera pas environ 50%, y compris les sucres réducteurs.
Les adhésifs utilisés suivant l'invention peuvent être préparés sous forme d'une matière de base sèche, qui comprendra en premier lieu une farine de céréales contenant une teneur dé- terminée d'avance en enzymes naturelles, telles que définies plus haut, ou un mélange d'une farine de céréale avec une autre fa- rine de céréale ayant une teneur en enzymes naturelles suffisan- te pour obtenir la dite teneur déterminée d'avance, ou bien une farine de céréale additionnée d'une enzyme isolée par voie chi- mique, ou bien des mélanges de farines de céréales avec d'autres matières amylacées y compris l'amidon; ces farines seront combi- nées avec un agent plastifiant du type mentionné plus haut, de préférence en quantité d'au moins 5% en poids de la matière de base totale sèche et ne dépassant pas environ 45% en poids.
La base sèche contenant le plastifiant est alors hydrolysée pour former l'adhésif de la façon décrite plus haut, et le produit obtenu est appliqué au dos d'une tapisserie pour y former un enduit sec. Des bases de ce type peuvent aussi être employées à la fabrication de décalcomanies.
Un des avantages de l'invention est que le type spéci- fique de matière adhésive de basé utilisé non seulement donne un produit ayant des caractéristiques adhésives excellentes pour le but envisagé, mais permet également de réduire, ou même dans certains cas de supprimer l'emploi d'agents plastifiants au- xiliaires relativement coûteux. Un autre avantage de l'invention est que les colles et tapisseries gommées obtenues proviennent de matières premières faciles à se procurer, et que comme il a été dit plus haut, de bons résultats ont été obtenus en utili- sant des grains germés ne pouvant être employés habituellement
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à la préparation de matières alimentaires. D'autres avantages apparaîtront aux gens de métier.