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L'invention concerne un procédé pour répartir une poudre dans un liquide organique, un procédé de préparation de poudres qui présentent peu de tendance à se répartir ainsi, et un magnétogramme obtenu par la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention.
Comme on le sait (VerWey et Overbeek, Elsevier Publiahing
Company Inc. 1948, pages 13-18), la répartition homogène de particu- les de poudre dans un liquide organique est entravée par le fait,que lesdites particules s'agrègent plus ou moins et laformation d'agrégats de particules suspendues dans un liquide fait en sorte que la vitesse de sédimentation est très grande et que l'on obtient un sédiment vo- lumineux, dont la consistance correspond souvent à celle d'une masse plastique.
Par contre, lorsqu'il ne se forme pas d'agrégat, la vites- se de sédimentation des particules en suspension est très faible. Il se forme alors un sédiment peu volumineux présentant le phénomène de "dilatanoy", par lequel on entend que lors d'une lente variation de forme le sédiment se comporte comme un liquide quelque peu visqueux, tandis que lors d'une rapide variation de forme, le sédiment acquiert les propriétés d'écoulement d'une masse tenace.
L'invention fournit un procédé qui contrecarre cette tendance à la formation d'agrégats, de sorte que l'on peut modifier les propriétés d'une suspension dans les liquides organiques et le sédiment qui en résulte.
Suivant l'invention, la poudre est traitée à cet effet avec un dérivé d'acide phosphorique dans lequel un atome de phosphore porte au moins une fonction acide et au moins un groupe alkyl, aryl, ou aralkyl, éventuellement à un atome d'oxygène interposé.
Des dérivés de l'acide phosphorique appropriés à l'emploi dans le procédé conforme à l'invention sont les éthersels de monoaci- des phosphoriques et de diortho-aoides phosphoriques, tels que les éthersels de l'acide ortho-phosphorique et le butanol-1 , butanol-2, isobutanol-1, n-pentanol-1, n-hexanol-1, 2-éthylhexanol-1-, décanol-1, phénol crésol (o, m et p) xylénol et cardanol.
D'autres dérivés appropriés de l'acide phosphorique sont les acides phosphoniques portant un oudeux groupes d'hydrogène carburé, par exemple l'acide mono-hexanephosphonique et l'acide dihexanephosphonique, l'acide mono-styrène phosphonique et l'acide distyrènephosphonique, ainsi que l'acide dibenzyl-phosphonique.
Lorsque la phase liquide est essentiellement constituée par des substances à caractère aromatique prédominant, on utilisera de préférence des dérivés d'acides phosphoriques dont le reste organique présente un caractère aromatique prédominant. C'est ainsi que les mono- et di-éthersels, de phénol de crésol et de xylénol de l'acide orthophosphorique conviennent particulièrement bien pour répartir des poudres dans le benzol, le toluol et le xylol, etc,, car il suffit de petite quantités de tels dérivés d'acides phosphoriques pour entraver plus sérieusement l'agrégation des particules que des quantités correspondantes de tels dérivés de l'acide phosphorique dans lesquels le reste organique présente un caractère aliphatique prédominant.
Par contre, ces derniers composés méritent la préférence lorsque la phase liquide est constituée entièrement ou en majeure partie par des composés à caractère aliphatique dominant,tels que la benzine, l'huile de paraffine, la méthyléthylcétone, etc. En
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général, les dérivés de l'acide phosphorique dont le reste organique est uniquement constitué par des groupes de méthyl et d'éthyl exercent moins d'effet, de sorte que l'on utilisera de préférence des dérivés de l'acide phosphorique dans lesquels un reste organique, lié à un atome de phosphore, comporte au moins quatre atomes de car- boneo
Outre la nature du dérivé d'acide phosphorique utilisé dans le procédé conforme à l'invention,la quantité de ce dérivé im- porte elle aussi.
Des quantités de 2 à 10 mg du dérivé d'acide phosphorique par gramme de poudre à répartir exercent déjà un effet notable. Lorsqu'on augmente cette quantité, en général, la tendance à la formation d'agrégats diminue. En général, une addition de 5 à 25 mg par gramme de poudre à répartir exerce l'effet optimum .
Les meilleurs résultats s'obtiennent lorsqu'on désire répartir des poudres présentant des propriétés de fixation d'acide comme c'est le cas pour de nombreuses poudres métalliques, des poudres d'oxydes basiques, de sulfures et de sels d'une base forte et d'un acide faible.
Il est probable que de telles poudres réagissent, à la surface des particules de poudre, avec les dérivés d'acide phosphorique à utiliser, de sorte que ces particules se recouvrent d'une couche fortement liée du dérivé d'acide phosphorique utilisé.
On a constaté que, dans le cas d'emploi de poudres fixant l'acide, les dériés d'acide phosphorique comportant plus d'une fonction d'acide exercent un meilleur effet, raison pour laquelle on les utilise de préférence.
Le procédé conforme à l'invention peut être avantageusement utilisé pour la préparation de suspensions de peinture et raccourcit alors, parfois notablement, le broyage, par lequel des pigments de peinture sont répartis dans un liquide organique; de plus, on obtient alors une peinture dont la tendance à sédimenter est moindre.
De préférence, le procédé conforme à l'invention est mis en oeuvre de façon que le dérivé d'acide phosphorique soit dissous dans la phase liquide. Toutefois, on peut également traiter les poudres avec un dérivé d'acide phosphorique conforme à l'invention, après quoi ces poudres sont réparties dans un liquide organique. L'invention peut avantageusement être utilisée dans un procédé de répartition de poudres magnétiques dans un liquide organique, étant donné que, sans la mise en oeuvre de l'invention, de telles poudres ont une grande tendance à former des agrégats.
Aussi l'invention est-elle particulièrement importante pour la préparation d'un magnétogramme permettant de fixer le son dans une couche de poudre magnétique. Comme on le sait, de tels magnétogrammes sont fabriqués en répartissant une poudre magnétique dans un liquide organique et en formant ensuite de ce liquide une couche que l'on fait durcir par la suite.
Toutefois, lorsque, dans ce procédé, et conformément à l'invention, on répartit la poudre magnétique dans le liquide organique on obtient un magnétogramme à bas niveau de souffle.
Exemple de réalisation.
1. Dans un broyeur à boulets, on broie 100 grammes d'oxyde de fer pulvérulent (Fe2O3) dans un litre de benzène. Après 10 heures
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de broyage, la suspension sédimente encore entièrement en quelques minutes, de manière à former des flocons volumineux. Lorsqu'on ajou- te un gramme d'acide monostyrène-phosphonique et que l'on broie encore pendant 2 heures, on obtient une suspension qui demande plusieurs heu- res pour sédimenter entièrement et pour former un sédiment compact.
II. Une suspension de 100 grammes de fine poudre de Fe203 dans 1 litre de méthyléthylcétone est complètement sédimentée après quelques heures. Lorsqu'on dissout dans le liquide un gramme d'un mélange de mono-butyl-orthoaoide phosphorique et de butylortho-acide phosphorique et que l'on amène à nouveau la poudre en suspension, la sédimentation n'est pas encore complète au bout d'un mois. Toutefois, on peut répartir uniformément le sédiment compact dans le liquide en agitant celui-ci.
III. On met en suspension 50 grammes d'une poudre assez grossière de bioxyde de titane dans 500 cm3 de benzène dans lequel est dissous un gramme de monooardanylaoide phosphorique.
Après 12 heures, moins de la moitié de la suspension s'est déposéeo
IVo On met en suspension 100 g de Or-0- pulvérulent dans 1 litre de méthyléthyloétone dans lequel est dissous 1 g de monocar- dange-aoide phosphorique.
Ce n'est qu'au bout d'une semaine que s'est formé un sé- diment nettement perceptible. Toutefois, au bout de deux semaines, la poudre ne s'était pas déposée entièrement.
V. On broie 100 grammes de Cr203 pulvérulent avec 10 grammes de chlorure polyvinylique et 50 cm3 d'amylacétate-acétone-(1:1).
Le vernis obtenu est thixotrope et fournit un recouvrement irrégu- lier de la paroi intérieure de la bouteille dans laquelle on agite le vernis. L'addition de 1 gramme de dicrésylacide phosphorique sup- prime cependant entièrement la thixotropie et après agitation, on con- state que le pigment est réparti de façon homogène dans le liquide.
Vo On met en suspension 80 grammes de poudre magnétique Fe2O dans 20 grammes de copolymère de chlorure vinylique acétate vynilique dissous dans un mélange de 40 cm3 d'acétone et 80 cm3 de ben- zolo Il se forme une épaisse masse argileuse. Lorsqu'on mélange cet- te masse avec un gramme d'acide dicrésyl-orthophosphorique elle de- vient fluide et peut être appliquée facilement en une couche d'épais- seur uniforme sur un support.
Après évaporation des solvants, on obtient un porteur pour l'enregistrement magnétique du son, à bas niveau de souffle.
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The invention relates to a method for distributing a powder in an organic liquid, a method for preparing powders which have little tendency to distribute themselves in this way, and a magnetogram obtained by carrying out the method according to the invention.
As we know (VerWey and Overbeek, Elsevier Publiahing
Company Inc. 1948, pages 13-18), the homogeneous distribution of powder particles in an organic liquid is hampered by the fact that said particles more or less aggregate and the formation of aggregates of particles suspended in a liquid. this results in the sedimentation rate being very high and that a voluminous sediment is obtained, the consistency of which often corresponds to that of a plastic mass.
On the other hand, when no aggregate is formed, the sedimentation rate of suspended particles is very low. A relatively small sediment is then formed exhibiting the phenomenon of "dilatanoy", by which it is meant that during a slow variation in shape the sediment behaves like a somewhat viscous liquid, while during a rapid variation in shape , the sediment acquires the flow properties of a tenacious mass.
The invention provides a process which counteracts this tendency to aggregate formation so that the properties of a suspension in body fluids and the resulting sediment can be altered.
According to the invention, the powder is treated for this purpose with a phosphoric acid derivative in which a phosphorus atom carries at least one acid function and at least one alkyl, aryl or aralkyl group, optionally with an oxygen atom. interposed.
Phosphoric acid derivatives suitable for use in the process according to the invention are the ethersalts of phosphoric monoacids and of phosphoric diortho-aoids, such as the ethersalts of ortho-phosphoric acid and butanol-. 1, butanol-2, isobutanol-1, n-pentanol-1, n-hexanol-1, 2-ethylhexanol-1-, decanol-1, phenol cresol (o, m and p) xylenol and cardanol.
Other suitable derivatives of phosphoric acid are phosphonic acids bearing one or two carburized hydrogen groups, for example mono-hexanephosphonic acid and dihexanephosphonic acid, mono-styrene phosphonic acid and distyrene phosphonic acid, as well as dibenzylphosphonic acid.
When the liquid phase consists essentially of substances of a predominantly aromatic character, use will preferably be made of phosphoric acid derivatives, the organic residue of which has a predominantly aromatic character. Thus the mono- and di-ethersalts, of phenol of cresol and of xylenol of orthophosphoric acid are particularly suitable for distributing powders in benzol, toluol and xylol, etc., because it suffices to small quantities of such phosphoric acid derivatives to more seriously hinder the aggregation of the particles than corresponding quantities of such phosphoric acid derivatives in which the organic residue has a predominantly aliphatic character.
On the other hand, these latter compounds deserve preference when the liquid phase consists entirely or mainly of compounds of a dominant aliphatic character, such as benzine, paraffin oil, methyl ethyl ketone, etc. In
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In general, the phosphoric acid derivatives in which the organic residue consists only of methyl and ethyl groups exert less effect, so that preferably phosphoric acid derivatives are used in which a organic residue, linked to a phosphorus atom, contains at least four carbon atoms
Besides the nature of the phosphoric acid derivative used in the process according to the invention, the amount of this derivative is also important.
Amounts of 2 to 10 mg of the phosphoric acid derivative per gram of powder to be distributed already exert a noticeable effect. As this amount is increased, in general, the tendency for aggregate formation decreases. In general, an addition of 5 to 25 mg per gram of powder to be distributed has the optimum effect.
The best results are obtained when it is desired to distribute powders having acid binding properties as is the case for many metal powders, powders of basic oxides, sulfides and salts of a strong base. and a weak acid.
It is probable that such powders react, on the surface of the powder particles, with the phosphoric acid derivatives to be used, so that these particles become covered with a tightly bound layer of the phosphoric acid derivative used.
It has been found that, in the case of the use of acid-binding powders, the phosphoric acid derivatives comprising more than one acid function exert a better effect, which is why they are preferably used.
The process according to the invention can be advantageously used for the preparation of paint suspensions and then shortens, sometimes notably, the grinding, by which the paint pigments are distributed in an organic liquid; in addition, a paint is then obtained with less tendency to sediment.
Preferably, the process according to the invention is carried out so that the phosphoric acid derivative is dissolved in the liquid phase. However, the powders can also be treated with a phosphoric acid derivative according to the invention, after which these powders are distributed in an organic liquid. The invention can advantageously be used in a method for distributing magnetic powders in an organic liquid, given that, without the implementation of the invention, such powders have a great tendency to form aggregates.
The invention is therefore particularly important for the preparation of a magnetogram making it possible to fix the sound in a layer of magnetic powder. As is known, such magnetograms are made by distributing a magnetic powder in an organic liquid and then forming a layer of this liquid which is subsequently hardened.
However, when, in this process, and in accordance with the invention, the magnetic powder is distributed in the organic liquid, a magnetogram with a low level of breath is obtained.
Example of realization.
1. In a ball mill, 100 grams of powdered iron oxide (Fe2O3) are ground in one liter of benzene. After 10 hours
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After grinding, the suspension still completely sediments in a few minutes, so as to form bulky flakes. Adding one gram of monostyrene phosphonic acid and grinding for another 2 hours results in a suspension which takes several hours to fully settle and form a compact sediment.
II. A suspension of 100 grams of fine powder of Fe 2 O 3 in 1 liter of methyl ethyl ketone is completely sedimented after a few hours. When one gram of a mixture of mono-butyl-orthoaoid phosphoric and butylortho-phosphoric acid is dissolved in the liquid and the powder is brought into suspension again, sedimentation is not yet complete after 'a month. However, the compact sediment can be evenly distributed in the liquid by stirring the liquid.
III. 50 grams of a fairly coarse powder of titanium dioxide are suspended in 500 cm3 of benzene in which one gram of phosphoric monooardanylaoide is dissolved.
After 12 hours, less than half of the suspension has settled o
IVo 100 g of powdered Or-O- is suspended in 1 liter of methyl ethyloetone in which 1 g of monocardange-phosphoric acid is dissolved.
It was only after a week that a clearly perceptible sediment formed. However, after two weeks, the powder had not fully settled.
V. 100 grams of powdered Cr 2 O 3 are ground with 10 grams of polyvinyl chloride and 50 cm 3 of amylacetate-acetone- (1: 1).
The varnish obtained is thixotropic and provides an uneven covering of the interior wall of the bottle in which the varnish is stirred. The addition of 1 gram of dicresyl phosphoric acid, however, completely suppresses the thixotropy and after stirring, it is observed that the pigment is evenly distributed in the liquid.
Vo 80 grams of magnetic powder Fe2O are suspended in 20 grams of vinyl chloride vinyl acetate copolymer dissolved in a mixture of 40 cm3 of acetone and 80 cm3 of benzolo. A thick clay mass is formed. When this mass is mixed with one gram of dicresyl orthophosphoric acid it becomes fluid and can be easily applied in a uniform thickness coat on a support.
After evaporation of the solvents, a carrier is obtained for the magnetic recording of sound, at a low level of breath.