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"Procédé de préparation de latex de caoutchouc butyle".
La présente invention est relative à un procédé pour la purification et la concentration de latex de caoutchoucs synthéti- ques, et plus particulièrement à un procédé de concentration de latex de caoutchouc butyle, dans lequel on rencontre moins de coa- gulum et moins de formation de mousse et grâce auquel on obtient un produit ayant une teneur plus faible d'émulsionnant et une te-
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neur plus élevée de solides.
Il est connu que des polymères solides, tels que le caoutchouc butye, peuvent être dissous dans un solvant hydrocarbu- ré convenable et que cette solution ou ciment peut alors être émul- sionnée avec de l'eau pour donner un latex brut à partir duquel le solvant peut être enlevé pour laisser un latex stable.
On a recensent découvert que des latex de caoutchouc buty= le, qui sont extrêmement stables vis-à-vis des actions mécaniques, des opérations de traitement, par exemple un enlèvement de solvant par séparation, et des fluctuations extrêmes de température, peu- vent être préparés en émulsionnant le polymère de caoutchouc buty- le avec un sulfate organique contenant 4 à 9 unités d'oxyde d'éthy- lène, tel que/le sel sodique de polyoxyéthylène sulfate de nonylphé- nyl éther, contenant 4 unités d'oxyde d'éthylène. Cette émulsion peut encore être stabilisée par l'addition de petites quantités dtorthophosphate de sodium. L'émulsionnant est présent jusqu'à un degré de 1 à 20 parties en poids et le stabilisant jusqu'à une valeur de 0,5 à 2 parties en poids pour 100 parties en poids de polymère.
Ce développement est couvert par le brevet U.S.A. n 2. 936.295 accordé le 10 mai 1960. Les latex produits par la tech- nique de ce brevet sont très difficiles à coaguler et exigent des mesurer coûteuses spéciales pour le faire.
Le latex peut encore être concentré par écrémage, centri- fugation ou évaporation. normalement, il est indésirable de concen- trer par évaporation ou séparation à cause de la tendance du latex à former une mousse, et de la tendance des particules de polymère dans le latex à s'agglomérer, avec pour résultat une coagulation et une formation de revêtement sur les surfaces de l'installation.
Les problèmes de coagulation et de formation de mousse ne sont normalement pas rencontrés lorsque le latex est concentré par centrifugation et écrémage. Cependant, on rencontre ces problè- mes durant la phase de séparation du solvant à partir de l'émulsion brute, juste avant la concentration. ceci constitue par conséquent
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le point où le latex est le moins stable.
Parmi les méthodes décrites ci-avant pour la concentratic du latex, la centrifugation est de loin la meilleure parce que le latex, formé comme décrit ci-avant, est trop lent à écrémai- sans addition d'un agent d'écrémage. Une séparation à chaud n'est pas pr@@ique parce que l'excès d'émulsionnant n'est pas enlevé du po- lymère par cette méthode et parce que la présence d'un excès d' émulsionnant dans le produit final empêche l'utilisation intéres- sante de celui-ci dans de nombreuses applications, par exemple dans les revêtements, le trempage d'objets, etc. Dans beaucoup de cas, il se développe des défauts, tels que des petits trous et autres imperfections, qui diminuent l'intérêt du produit.
Cependant, la concentration de ces latex par une action centrifuge ne s'est pas avérée totalement satisfaisante. En pre- mier lieu, la centrifugeuse ne peut fonctionner que pendant des périodes de temps courtes, avant qu'une obstruction ne se présen- te, de sorte qu'elle doit être/alors arrêtée et nettoyée. L'obstruc- tion de la centrifugeuse est due au moins partiellement aux gran- des particules de polymère (microcoagulum) qui ne peuvent pas être enlevées par écrémage même sous des conditions très diluées.
La présence de ces particules provoque la rupture des films quel- conques réalisés en partant du produit.
Suivant une forme de réalisation de l'invention, les difficultés dues à la formation de mousse et à la coagulation du- rant l'enlèvement du solvant à partir d'un latex brut sont surmon- tées en maintenant la concentration de solides totaux (polymère, émulsionnant, anti-moussant, etc.) dans le latex brut dans la gamme de 6 à 13% en poids, de préférence de 8 à 10% en poids.
Avec ces concentrations, on obtient un latex brut qui possède une stabilité maximum durant l'enlèvement du solvant ou la phase de séparation de celui-ci. Cela aignifie qu'une quantité minimum de coagulum sera formée et que la formation de mousse durant la phase d'enlèvement du solvant sera diminuée avec pour résultat l'utilisa-
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tion d'une moindre quantité d'anti-moussant. De plus, le latex diminué aura une viscosité nettement plus basse, ce qui rehausse la facilité de manipulation et les caractéristiques de coulée du latex.
Les exigences en émulsionnant seront également diminuées, ce qui réduit encore la tendance du latex à former une mousse du- rant la séparation. ueci réduit à son tour la quantité de polysi- lane ou autre anti-moussant, nécessaire pour contrecarrer la forma- tion de mousse durant la phase de séparation.
Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, les grandes particules de polymère qui obstruent la centrifugeuse utilisée pour la concentration du latex exempt de solvant peuvent être enlevées et la période de temps pendant laquelle l'appareil de concentration peut fonctionner avant une obstruction peut être accrue en soumettant d'abord le latex à une centrifugation préli- minaire dans une machine conçue pour recueillir les grandes parti- cules de polymère ou boue et d'autres solides à la périphérie de la cuve, machine à partir de laquelle les solides peuvent être dé- chargés eu démen sans arrêter ou démonter la centrifugeuse. L' effluent de la centrifugeuse est ensuite,envoyé dans une seconde centrifugeuse conçue pour produira un sérum et un concentré de la- tex ou crème.
Le sérum ainsi produit peut encore être centrifugé ou bien recyclé à la phase d'émulsionnement. La période de temps pendant laquelle la seconde centrifugeuse peut fonctionner sans ob-. struction est augmentée de plusieurs fois par l'utilisation de la . purification préliminaire se réalisant dans la première centrifu-- i geuse. En d'autres mots, le latex est d'abord envoyé dans une cen- trifugeuse comportant une zone ouverte où. il est soumis à une action centrifuge relativement puissante et ensuite dans une série ; de zones de séparation relativement resserrées dans lesquelles il est soumis à une force centrifuge relativement faible et à partir desquelles le latex est débité en étant pratiquement exempt de boue et d*autres impuretés.
Le latex purifié est ensuite envoyé dans une seconde centrifugeuse contenant un certain nombre de zones:
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de séparation resserrées et vers des points de ces zones à actions centrifuges maximum et minimum, à partir desquels on enlève un la- tex ou crème ayant une teneur élevée de polymère et un latex ou sérum ayant une faible teneur de polymère.
La crème ou latex concentré obtenu de la seconde centri- fugeuse; est pratiquement exempte des grandes particules nuisibles de polymère, des sels d'émulsionnant et de tous les polysilanes quelconques qui peuvent avoir été ajoutés durant l'enlèvement du solvant à partir du latex brut pour empêcher la formation de mous- se durant cette phase. L'enlèvement de ces matières à partir du latex final a pour résultat une amélioration remarquable des pro- priétés formatrices de film du latex. De tels films ont une apti- tude accrue à l'étalement, du fait de la diminution de la viscosi- té du latex après son passage à travers la centrifugeuse, Les films sont remarquablement exempts de vides ou d'yeux ou d'autres imperfections du fait de l'enlèvement des grandes particules de polymère et des polysilanes.
De la sorte, le procédé de la présente invention com- prend un certain nombre de phases homogènes, qui englobent la dis- solution du polymère dans un solvant hydrocarbure convenable pour former un ciment, la dispersion de ce ciment dans un système eau- émulsionnant sous des conditions de concentration de polymère dans le ciment et de rapport ciment/eau, telles qu'on obtienne une émulsion bruis contenant 6 à 13% en poids de solides totaux, de pré- férence 8 à 10% en poids,la séparation du solvant pour laisser un latex dilué contenant 25 à 35% en poids de solides totaux, et la concentration du latex dilué par écrémage ou centrifugation (lors- qu'un latex très stable est traité)
puur obtenir un latex ayant un faible excès d'émulsionnant et une teneur élevée de solides de polymère. Lorsque le latex est concentré par centrifugation, une caractéristique particulière de l'invention consiste à enlever les particules formant boue, à partir du latex, par une centrifugeuse spéciale du type à enlèvement de boue, avant de faire passer ce
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latex vers le séparateur.
Le polymère auquel la présente invention est applicable est celui connu sous le nom de caoutchouc butyle. Le caoutchouc butyle est un copolymère d'une proportion importante, de préfé- rence de 85 à 99,5% en poids, d'iso-oléfines C4 à Cg , telles que de l'isobutylène, avec une petite proportion d'une dioléfine conju- guée de 4 à 14 atomes de carbone, par exemple un copolymère de 97% d' isobutylène et de 3% d'isoprène. Le caoutchouc butyle est dis- sous dans un solvant hydrocarbure, de préférence un hydrocarbure aliphatique comportant 6 à 8 atomes de carbone, par exemple l'hexa- ne.
La concentration de polymère dans le solvant peut varier de 10 à 25% en poids. uette solution ou ciment est émulsionnée avec de l'eau contenant l'émulsionnant en une quantité suffisante pour donner une émulsion brute contenant 6 à 13% en poids de solides totaux (émulsionnant et polymère). Un tel latex dilué possède une stabilité maximum lorsque le solvant est enlevé. La séparation de celui-ci s'effectue à 150-200 F, de préférence dans une tour pour - vue d'une série de plateaux transversaux espacés à partir de la pa- roi de la tour en zigzag, en présentant une certaine inclinaison angulaire par rapport à dette paroi, chaque paire de plateaux con- vergeant jusqu'au voisinage d'une paroi de la tour et divergeant jusqu'au voisinage de la paroi opposée de celle-ci.
De cette ma- nière, les vapeurs de solvant s'élèvent à travers la tour sans passer à travers un rideau descendant de latex, ce qui réduit au minimum les difficultés de formation de mousse. Un agent anti- moussant, tel que du polysilane, est présent avantageusement durant l'opération de séparation.
Les émulsionnants convenant -cour la formation du latex brut sont les sels de métaux alcalins ou d'ammonium d'acides gras ou résiniques, contenant 14 à 20 atomes de carbone, par exemple les acides oléique, palmitique, stéarique, myristique, dihydroabié- tique, etc. Au lieu d'un seul acide, on peut utiliser des mélanges d'acides, spécialement des mélanges commerciaux qui sont obtenus
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par l'hydrolyse de graisses et d'huiles naturelles (par exemple des acides de suif et des acides de tall-oil). Un latex extrêmement stable peut être préparé en utilisant, comme émulsionnant, un sul- fate anionique organique, contenant 4 à 9 unités d'oxyde d'3thy- lène, comme signalé précédemment.
La concentration totale des agents émulsionnants peut varier entre 2 et 7 parties en poids pou: 1COparties de caoutchouc butyle, de préférence entre 3,5 et 5,5, lorsqu'on prépare le latex brut dilué utilisé dans la présente invention. Dans la préparation de l'émulsion, les composants peu- vent être mélangés dans tout type quelconque d'installation, qui assure une agitation violante, telle qu'un moulin à colloïdes, un appareil dispersateur, un mélangeur de Warring, etc. Un type spé- cialement convenable d'installation est constitué par un mélangeur sonique, tel que par exemple l'homogénéiseur Rapisonic.
Celui-ci consiste en une pompe qui chasse les matières à travers un orifice et projette le courant sur une lame ou bord de couteau vibrant, disposé dans une cloche de résonance. L'énergie de vibration est obtenue de la force du courant frappant la lame. L'émulsion est recyclée 3 à 6 fois à travers l'ajutage avant qu'elle ne soit enle- vée et séparée du solvant hydrocarbure.
On préfère faire fonctionner la tour de séparation d' hexane, de manière à obtenir un latex ayant une teneur de solides de 20 à 30% en poids, de préférence de l'ordre de 23 à 27%. Géné- ralement, une petite quantité de solvant résiduaire reste dans ce latex et devrait être enlevée avant les traitements ultérieurs.
Geci peut être réalisé par une distillation à vide très légere dans une seconde tour, à environ 7,5 livres par pouce carré (pression absolue) et à environ 170 F. L'admission de chaleur dans cette tour est cependant réglée de telle sorte qu'il y ait très peu d' enlèvement d'eau.L'affluent de cette tour sera exempt d'hexane et aura une teneur de solides de l'ordre de 25 à 35% en poids, de préférence de 25 à 30% en poids.
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La concentration de cet effluent peut être réalisée par écrémage ou par centrifugation. Le choix dépend généralement du type de latex que l'on traite. Des latex modérèrent stables, tels que ceux préparés avec un émulsionnant formé par un sevon d'acide gras, peuvent être facilement écrémés jusqu'à une teneur moyenne- ment élevée de solides en les laissant au repos pendant une nuit.
Il n'est habituellement pas nécessaire d'ajouter alors un agent d'écrémage. Cependant, lorsqu'on traite un latex extrêmement sta- ble, tel que celui obtenu avec un sulfate organique anionique, par exemple le sel sodique de nonylphényl éther de polyoxyéthylène sulfate, contenant 4 à 9 atomes de carbone, et un stabilisant, tel que de l'orthophozphate de sodium, la technique d'écrémage ne con- vient pas parce qu'un tel latex ne s'écrémera pas spontanément.
Un agent d'écrémage spécial, tel que de l'alginate d'ammonium ou des gommes naturelles,doit être ajouté. Ceci augmente le coût.
Par conséquent, on préfère centrifugsr ce type -la Istcx car il peut être concentré avec succès dans une centrifugeuse, sans addi- tion d'un agent d'écrémage quelconque.
De la sorte, une caractéristique fondamentale de la pré- sente invention réside dans la concentration d'un latex de butyle stablepar centrifugation. Cependant, on trouvé que le latex contient une petite quantité de boue, qui bouche ou obstrue l'ap- pareil de concentration centrifuge. Une caractéristique supplémen- taire de la présente invention consis te par conséquent à soumet- tre le latex à une action préliminaire d'enlèvement de boue, dans une centrifugeuse de type convenable, telle que la centrifugeuse DsLaval modèle PX-309. Le latex débarrassé de la boue est alors alimenté dans un appareil de concentration centrifuge, tel que l'appareil DeLaval modèle LRH-309, qui sépare le latex en une frac- tion riche en caoutchouc ou crème et en une fraction pauvre en caoutchouc ou écume.
Il est important que la teneur d'émulsionnant soit rédui-: te à un degré aussi faible que possible sans introduire d'instabi-
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lité dans le latex final, parce que la présence d'un excès d'émul- sionnant mène à la rupture des films préparés à partir du latex. La présence du polysilane anti-moussant dans le latex contribue éga- lement à des défauts dans les .films, par exemple de yeux, etc.
La plupart de ceux-ci sont enlevée dans la phase d'écume obtenue par centrifugation ou écrémage. La proportion d'énulsionnant enlevé. est en rapport avec la quantité d'eau enlevée dans la phase d'é- cume. Pour cette raison, il est désirable que la teneur de solides du latex soit soumise à une centrifugation ou à un écrémage à un taux aussi faible que raisonnablement possible. La teneur pré- férée de solides du latex, avant la concentration, devrait par conséquent être comprise entre 25 et 30% en poids. Si on laisse la concentration du latex s'amener à moins de 20% en poids, la capacité de l'installation est nettement réduite. Il est également désirable de chauffer le latex avant la concentration afin de diminuer la quantité de caoutchouc dans la phase d'écume.
Si on le désire, on peut utiliser en série deux appareils de concentra- tion centrifuge . Dans ce cas, une certaine quantité d'eau égale à la phase d'écume est ajoutée à la phase de crème provenant du premier étage. Cette eau contient de préférence 0,1 à 2% parties en poids de l'émulsionnant initial pour 100 parties de polymère, afin d'empêcher une coagulation provoquée par l'enlèvement par la- vage localisé de l'émulsionnant entourant les particules de poly- mère. La phase de crème obtenue lorsqu'on concentre par écrémage peut être diluée d'une manière similaire et la crème diluée peut à nouveau être écrémée. Une autre caractéristique de l'invention réside dans le recyclage de la phase d'écume à partir de la centri- fugation ou de l'écrémage (si utilisé) vers la phase d'homogénéi- sation pour conserver l'émulsionnant et le polymère.
Ou bien, le polymère restant dans la phase d'écume peut être coagulé -'-par;- . l'addition d'un composé organique oxygéné, tel que de l'alcool méthylique, de l'alcool isopropylique, de l'acétone, etc. Le
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polymère coagulé peut alors être enlevé par filtration et recyclé à la phase de préparation au ciment. Le courant aqueux peut être séparé pour enlever le composé oxygène et à nouveau filtré à travers un filtre à mailles fines pour enlever toutes particules de boue. La phase aqueuse est alors recyclée à la phase d'nomo- généisation.
Il est habituellement aésirable ae chauffer le latex jusqu'à une température supérieure à 125 F avant concentration, afin de faire fonctionner la centrifugeuse à des taux d'alimenta- tion maximum et ae réduire encore au minimum la quantité de polymè- re recyclée avec la phase d'écume.
Une caractéristique de l'invention réside également dans la concentration du latex par une combinaison des techniques d'é- vaporation ou de distillation avec une centrifugation, spéciale- ment lorsqu;on traite des latex sensibles à la chaleur, tels que ceux obtenus lorsquion utilise des savons métalliques, comme émulsionnants. Suivant cette forme de réalisation, le latex est concentré en le distillant jusqu'à ce qu'on atteigne une concentra- tion juste inférieure à celle à laquelle il n'est plus stable à la chaleur, par exemple jusque ce qu'on atteigne une concentra- tion d'environ 45 à 50% en poids de solides de poivrière. Le latex ainsi concentré est encore concentré par centrifugation.
Les latex obtenus par cette technique peuvent contenir
1 des quantités aussi élevées que 60 à 70% en poids de solides de polymère. Ils ont un très faible excès d'émulsionnant, avec résul- tat que les films formés à partir de ces latex ont une meilleure adhérence et sont moins affectés par l'eau.
EXEMPLE 1.
Une série de traitements étaient réalisés sur un latex de catouchouc butyle pour déterminer si les grandes particules de polymère et d'autres substances formatrices de boue pouvaient ou non être enlevées par centrifugation. La latex utilisé était prépa- ré en dissolvant 100 parties en poids de caoutchouc butyle dans une quantité suffisante d'hexane pour donner un ciment contenant
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environ 22% en poids de polymère. ue ciment était dispersé cans c l'eau contenant environ 5 parties en poids pour 100 parties de pc lymère du sel sodique de nonyl phényl éther de polyoxyéthylène sulfate contenant 4 unités d'oxyde d'éthylène et environ 1 par tie d'orthophosphate de sodium par 100 parties.
L'émulsion résultante était débarrassee de l'hexane à une température élevée et à la pression atmosphérique pour donner un latex final ayant une teneu: de polymère d'environ 55% en poids. ue latex était dilué avec de l'eau jusqu'à une teneur de 30% en poids de polymère et introduit dans une centrifugeuse DeLaval modèle PX-309 (self-opening separa- tor), conçue pour décharger les solides accumulés à des interval- les prédéterminés, tandis que la cuve tourne à pleine vitesse. La quantité de boue dans le produit est alors déterminée et comparée avec la teneur de boue de l'alimentation initiale à la centrifugeu se.
La teneur de boue de l'alimentation à la centrifugeuse et de l'effluent de celle-ci est déterminée grâce à un test de laboratoi- re à rotation rapide, dans lequel une quantité standard de latex est placée dans une fiole de verre graduée conique et mise en rota- tion à 12400 tours/minute pendant 3 minutes. La boue se présente sous forme d'une couche dense dans la partie étroite inférieurede la fiole de verre et la quantité peut être lue directement grce aux graduations de cette fiole.
Les résultats suivants étaient ootenus :
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<tb> Traitement, <SEP> n <SEP> Taux <SEP> d'alimen- <SEP> % <SEP> vol. <SEP> boue <SEP> p/r <SEP> % <SEP> réduction <SEP> de
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<tb> 3 <SEP> 420 <SEP> 0,6 <SEP> - <SEP> 1,0 <SEP> 73-75
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<tb> 4 <SEP> 630 <SEP> 1,0 <SEP> 55
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<tb> 5 <SEP> 650 <SEP> 0,6 <SEP> - <SEP> 0,8 <SEP> 73-64
<tb>
L'effluent de la centrifugeuse PX-309 était envoyé dans un appareil de concentration DeLaval Modèle LRH-310 et on obtenait les résul- tats suivants :
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Centrifugeuse Appareil denlève- Appareil de concentra- ment de boue x tion
EMI12.1
Courant Jfl.imenta- f fluent 11 Crème Ecume
EMI12.2
<tb> Solides, <SEP> en <SEP> poids <SEP> 55 <SEP> 30 <SEP> 30 <SEP> 60+ <SEP> 6-13
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<tb> Boue, <SEP> % <SEP> en <SEP> volume <SEP> 2,2 <SEP> 1,0 <SEP> 1,0 <SEP> 0,01- <SEP> 0,4-1,0
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<tb> Aptitude <SEP> à <SEP> la <SEP> fil-
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<tb> tilea
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<tb> Emulsionnant, <SEP> par-
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tiespour 100 par- 5 -- -- 2
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<tb> Viscosité,
centipoi- <SEP> 900 <SEP> 150
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<tb> ses <SEP> VU/ <SEP> 150
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x Alimentation diluée jusqu'à 30% avant centrifugation.
Des portions du latex initial diluées jusqu'à 30% en poids du polymère et un composé de l'effluent débarrassé de la boue provenant de la centrifugeuse d'enlèvement de boue étaient concentrés dans une centrifugeuse DeLaval modèle LRH et on trouvait que l'appareil de concentration s'obstruait totalement en 2 heures 15 minutes, lorsqu'on utilisait le latex initial, mais qu'il n'était pas encore totalement bouché, même après 5 heures 45 minutes, lors- qu'on utilisait le composé débarrassé de la boue.
Ces résultats montrent clairement qu'une phase prélimi- naire de séparation de la boue à partir du latex initial a pour ré- sultat une augmentation de trois fois la période de temps pendant laquelle l'appareil de concentration peut fonctionner sans nettoya- ge. De plus, il y a une augmentation importante de l'aptitude à la filtration et une diminution de la teneur d'émulsionnant et de la viscosité de l'effluent provenant de l'appareil de concentration, toutes ces propriétés étant avantageuses.
EXEMPLE 2.
....t
Le latex à 55% de l'exemple 1, contenant 2% de boue, étai' envoyé dans un séparateur modèle PX-309 sans dilution, et la te- neur de boue était réduite à 1;. De plus, on trouvait que l'aptitu- de à la filtration de l'effluent était augmentée de plusieurs fois,! comme montré par les résultats suivants.
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EMI13.1
<tb> Traitement <SEP> Taux <SEP> d'alimenta- <SEP> Boue, <SEP> % <SEP> en <SEP> Aptitude <SEP> à <SEP> la <SEP> filtion <SEP> volume <SEP> tration <SEP> x
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¯¯¯¯¯¯¯ Gal,IHre.
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<tb> Alimentation <SEP> 2 <SEP> 43 <SEP> cc
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<tb> 1 <SEP> 420 <SEP> 1 <SEP> 160
<tb>
<tb> 2 <SEP> 620 <SEP> 1 <SEP> 240
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<tb> 3 <SEP> 420 <SEP> 1 <SEP> 250
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(* L'aptitude à la filtration est déterminée en filtrant l'effluent sous vide à travers un filtre de feutre ayant une dimension de pores d'environ 40 à 45 microns et un diamètre d'environ 5 pouces, et en mesurant le nombre de cc filtrés avant que le filtre ne se bouche.
Le bouchage est arbitrairement choisi comme étant le point où il faut une minute à une seule goutte pour traverser le filtre.)
Des microphotographies du dépôt sur le filtre montrent clairement qu'une grande quantité de la matière obstruant la filtre est constituée par de grandes particules de polymère qui sont présentes non pas à cause de la coagulation, mais à cause de
EMI13.4
l'inefficacité de la phase d'éuulaionner7ent. ues particules ne sont pas enlevées par écrémage, mais comme montré ci-avant, elles sont facilement enlevées par centrifugation. Le latex débarrassé de la boue, ainsi obtenu dans l'exempta 2, peut être vendu sans autre centrifugation, si la présence de l'émulsionnant ne nuit pas à l'utilisation finale.
EXEMPLE 3.
EMI13.5
Pour vérifier si le nicrocoagulum ou les grandes parti- cules de polymère peuvent être enlevés par écrémage, on réalisait le test suivant. La latex à 55% de l'exemple 1 était dilué avec de l'eau dans le rapport de 1 partie en volume de latex et de 99 parties en volume d'eau et on laissait reposer le mélange pendant 20 heures. Après repos, les 2% en volume supérieurs et les 2% en volume inférieurs de l'échantillon étaient séparés et les solides totaux de chacune de ces parties étaient déterminés.
Les résultats suivants étaient obtenus :
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Portion Portion supérieure inférieure Solides totaux, en poids 0,352 0,328 Dimension des particules, diamètre moyen en microns 0,24 0,27 Aptitude à la filtration, cm3 à 45% de matières non volatiles 28,5 37,0
Les résultats montrent que très peu/d'écrémage des parti- cules de dimensions quelconques s'effectue. Les dimensions moyennes de particules indiquent une plus grande quantité de grandes parti- cules dans la couche inférieure ; cependant, les limites de pré- cision en ce qui concerne ces mesures sont de plus ou moins 0,05 micron (taux de certitude de 95%), de sorte qu'en réalité il n'y a pas de différence importante dans les deux couches.
Dans le test d'aptitude à la filtration, l'aptitude légèrement inférieure de la couche supérieure à la filtration indique que quelques parti- cules de plus de 20 microns et plus sont présentes dans la couche supérieure.
En tout cas, ces résultats prouvent que le latex de bu- tyle s'écrème très lentement et ne forme pas une couche supérieure séparée de grandes particules, même après un repos de 20 heures.
Ceci contraste avec le latex de caoutchouc naturel qui, lorsqu'il est dilué, formera une couche séparée de grandes particules en moins de 5 heures.
EXEMPLE 4.
Des tests étaient réalisés pour déterminer l'effet de la centrifugation sur la qualité du latex fini en déposant des films sur des substrats ou bases, à partir du latex non centrifugé de l'exemple 1 et à partir du latex débarrassé de la boue et con- centré (60%) obtenu à l'exemple 2. Après séchage, les films obtenus à partir du latex non centrifugé étaient pleins de petite trous, tandis que les films issu* du latex débarrassé de la boue et con- centré étaient lisse* et exempts d'imperfections.
EXEMPLE 5.
L'expérience suivante était réalisée dans une installa-
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tion pilote produisant une tonne par jour, pour montrer les avan- tages de la préparation d'un latex de caoutchouc iris butyle di- lué, qui peut être centrifugé directement sans dilution d'un Latex déjà concentré. Une solution de caoutchouc butyle dans de l'hexane (23% en poids) était dispersée dans une quantité suffisante d'eau contenant 4,17 parties en poids du sel sodique de nonyl phényl éther de polyoxyéthylène sulfate, contenant environ 4 unités d'oxy- de d'éthylène comme émulsionnant et 1 partie en poids d'orthophos- phate de sodium comme stabilisant (le sulfate et le phosphate étant basés chacun sur 100 parties en poids de caoutchouc) pour produire une émulsion brute ayant une teneur de caoutchouc de 12,2% en poids.
Cette émulsion était débarrassée de l'hexane, ce qui donnait un latex aqueux ayant une teneur de caoutchouc de 33% en poids.
Ce latex était envoyé directement dans une centrifugeuse DeLaval modèle PX-309 pour le débarrasser de la boue et ensuite dans une centrifugeuse DeLaval modèle LRH-310 en vue de la concentra- tion.
Les résultats de cette opération nontrent qu'on utilisait moins d'éuulsionnant par rapport à la quantité nécessaire pour obtenir le latex à teneur habituelle de 55% en poids de caoutchouc, c'est-à-dire 4,17 parties pour 5 parties d'émulsionnant, par 100 parties de caoutchouc. De plus, on observait moins de coagulation et il ne fallait qu'environ la moitié de la quantité habituelle d'agent anti-moussant. Les opérations de séparation étaient rédui- tes parce que l'alimentation à la centrifugeuse était plus diluée (30%) et n'exigeait pas de ce fait la réduction drastique de l'eau en vue de produire la concentration plus élevée habituelle (55%).
EXEMPLE 6.
L'expérience suivante était menée pour déterminer l'ef- fet du recyclage de la phase d'écume provenant de la concentra- tion de caoutchouc butyle par centrifugation. s, -Une solution de caoutchouc butyle dans de l'hexane (20% en poids) était dispersée dans de l'eau contenant 3,5 parties en
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pv:"1s au sel 3 zu e de nonyl pnénvl '3':.:.ar a ;0:'''.))..'''-''::yl.'' '! sul- fate contenant, cnvxror. 4 unîtes d'oxyde .;.t^4.¯..'.'it.^,' ri w.e ".::,;3$as':I- tant et partie en poids d'orthopnospltate de scion corne 3ta- bilisant (le sulfata et le uhûaphatô "3t1:: :..3$t.'S C.::3C.1: sur 100 parties an poids (le caoutchouc) en faisant; passer la solution da ';1P0'.1t.':{) et II ;r..:
3. travers :i5':.::t spparsils a ..ï.3:.è3ivû en sri- une allura de 1 tonne par jour de solides de ca-u-.cnzu--. :.74---ul- sion résultante était purifiée pour enlever tout l'nexane et une
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certaine quantité de l'eau, en la faisant pssser à travers une tu= da séparation de 16 pouces (dianètre intérieur) respectivement à un taux d1alir:entation de 10 gallons et de 5 gallons par heure à la pression atmosphérique et à une pression absolue de 6 livres par pouce carré.
Chacun des latex purifiés était débarrassé de la boue en
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le faisant passer à travers ::-. centrifugeuse Délavai pu-309 à un taux d'alimentation de 32C à 425 gallons par heure. Le latex dé- barrassé de la boue était ensuite concentré aans une centrifugeuse
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Le'l'aval modèle LRH-310 à des :- d'alimentation de 125 à 140 gallons par heure. Une crème de latex à teneur élevée de solides (60% en poids) et une phase d'écume à faible teneur de solides (5% en poids) étaient déchargées séparément de l'appareil de con- centration.
La phase d'écume était ajoutée à la fournée suivante de latex brut alimentée aux appareils de dispersion, et la phase d'écume provenant de ceux-ci était ajoutée à la pr.ase suivante, etc,
Les composants frais et recyclés utilises aans la prépa- ration de latex bruts étaient les suivants :
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<tb> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> de <SEP> composants <SEP> dans <SEP> le <SEP> latex <SEP> brut
<tb>
<tb>
<tb> Traitement, <SEP> n <SEP> 1A <SEP> 1B <SEP> 1C <SEP> 1D
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Recyclage <SEP> d'écume, <SEP> n <SEP> -- <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Composants <SEP> : <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> caoutchouc <SEP> : <SEP> Frais <SEP> 100 <SEP> 94 <SEP> 91 <SEP> 93
<tb>
<tb>
<tb> Recyclé <SEP> -- <SEP> 6 <SEP> 9 <SEP> 7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Emulsionnant <SEP> :
<SEP> Frai* <SEP> 100 <SEP> 43 <SEP> 38 <SEP> 38
<tb>
<tb>
<tb> Recyclé <SEP> -- <SEP> 57 <SEP> 62 <SEP> 62
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> NaH2PO4: <SEP> Frais <SEP> 100 <SEP> 42 <SEP> 50 <SEP> 50
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> 4 <SEP> Recyclé <SEP> -- <SEP> 58 <SEP> 50 <SEP> 50
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
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7.")1J l, latex bruts .'.....v....:si......a :::..:.s .::.' ::":'.:l1 - c '-- 4e
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:G::I'âlH:c i un-j X9:: 3'..a.',.'3t .^. :.':2 ai i3 , !7eC9 par 1labsnce se i63tii.:r'J : .:t:::Ii!' i l "'"1 -J 3
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après 1 à 3 aois 'e-aasinae. -.7---elque:s jours d' sans séparation d'huile sont considérés corine satis- faisants.
De plus, nul-,- a pt< ae signe d'une accumulation da particules fines, soit cans le latex brut, soit .;:.11::5 l'ecu";e, ou d'une accumulation de caoutchouc aans la pnase a'cu=e, ce qui est centré par les résultat suivants
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<tb> Traitement, <SEP> recyclage <SEP> Dimension <SEP> ces <SEP> par- <SEP> Caoutchouc <SEP> d'écume,%
<tb>
<tb> n <SEP> d'écume, <SEP> ticules, <SEP> nierons <SEP> en <SEP> poids <SEP> de <SEP> caoutchouo
<tb>
<tb> n <SEP> (moyennes) <SEP> total <SEP> dans <SEP> le <SEP> latex
<tb>
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¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯ Brut Crème Lcume brut 1A -- 0,35 0,32 0,21 néant #Lo X non n m ri 6,0
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<tb> 1C <SEP> 2 <SEP> 0,32 <SEP> 0,32 <SEP> 0,25 <SEP> 8,7
<tb>
<tb> 1D <SEP> 3 <SEP> 0,29 <SEP> 0,27 <SEP> -- <SEP> 6,
7
<tb>
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Les teneur* ae toue (pomposants plus lourda que l'eau et composants insoluble* dan iteau) de chacun, ae ces courants étaient également obtenues par trirbatio rêch3ntillons de 10 ce à 12000 tours/minute et en mesurant le dépôt. Les résul- tata suivants montrent qu'il n'y avait pas d'accumulation de la teneur de boue durant les traitements ae recyclage.
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<tb>
Traitement, <SEP> Recyclage <SEP> Boue, <SEP> % <SEP> en <SEP> volume¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
<tb>
<tb> n <SEP> d'écue, <SEP> Alimentation <SEP> Ecume <SEP> pro- <SEP> Crème <SEP> prove-
<tb>
<tb> n <SEP> à <SEP> l'appareil <SEP> venant <SEP> de <SEP> de <SEP> l'appa-
<tb>
<tb> d'enlèvement <SEP> l'appareil <SEP> reil <SEP> de <SEP> con-
<tb>
<tb> de <SEP> boue <SEP> de <SEP> concen- <SEP> cent <SEP> ration <SEP>
<tb>
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¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯ tration ¯¯¯¯¯¯¯¯
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<tb> 1A <SEP> 2,5 <SEP> 0,5 <SEP> 0,04
<tb>
<tb> 1B <SEP> 1 <SEP> 2,0 <SEP> 0,2 <SEP> 0,02
<tb>
<tb> 1C <SEP> 2 <SEP> 2,5 <SEP> 0,4 <SEP> 0,02
<tb>
<tb> 1D <SEP> 3 <SEP> 2,5 <SEP> 0,4 <SEP> 0,03
<tb>
EXEMPLE 7.
Un latex de caoutchouc butyle brut préparé et débarras- sé de la boue, comme à l'exemple 2, était concentré dans la centri- fugeuse DeLaval modèle LRH-310, pour montrer l'effet du taux de l'alimentation et de la température de l'alimentation à la centri- fugeuse, sur la concentration de caoutchouc dans la phase d'écume.
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Les r> si.tatj ::::'."';1:::'. #ît.Jier.t r¯:.:ss.
:':1. ²1fl.l::.':."- x .:':3ß.¯ ...:T3.. '.¯:^ ...D ... .¯ .a"..; y G: :a..,':.:7I. :';f-;::', 0:' .. ".'... ::!t . .;;,,¯....-
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7G-5C 5C :23 1.-, j-t- :;C-150 7 5,*.
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<tb> 120 <SEP> 2,8
<tb>
<tb> 130 <SEP> 2,0
<tb>
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Une ...;se e:: ,:arr.iJ.:e ces résultats ¯L¯-a:ts centre une corrélation linéaire entre le t...:..,'"( w Î ¯ :. a v. ¯-. , 1? tè-.p -ra- ture L^. f i : B :. .1 irJ''I et la teneur û$ : J1 ï.".âa: eu ..curait c'ecu#a provenant de la centrifugeuse. Je la sorte, les C3 :,^.....r: las ..1:':8 ' ::c^i :',7..i.Ies de traitement, ::O 1 ;:"¯':. r lis opérations as r-îcycla gfc d'ecu.r.6, peuvent être c:.o,sles. :' exemple, :2::3 la ,.::cß:,n de ce latex, la teneur =ax: e5re ie :o-..-.vr aans le curant dt6:::=: S =.t:1v:'::-C:l l... F::.=i.
Par :'::qJ':'-J :-:".:r : r naut. taux a '# alimentation rentré, 27C-Ç-C gallons par ::u. uns température ::1-.::i:lu:!l dfl--.:e:1:'," -.J: ne 130 y -Dit 5tre 1:W:yß. u3 te:..pérature X....::lu=1 r..ti..P.il.iY.... ;evraj.t, 5tre ï'3i'..B :1.J ses 3e.:ei par des raisons WO.JaCi.i$s, '..1:;,3 ,;;al;..:1t par la 3...^.GîI- té à #s chaleur d'un latex particulier.
Le latex étudié e3 cet exemple est connu conse étant stable jusqu'à au :oins 2CO r\ Les latex contenant d'autres polymères et/ou é.:ulsior.nants peuvent coaguler à des températures nettement plus basses, auquel cas la température d'alimentation et si possible le taux d'alimentation devraient être diminués, afin de satisfaire à la spécification de l'exemple. c'est-à-dire à 10% en poids de polymère dans le courant d'écume.
EXEMPLE 8. ues latex purifiés préparés suivant l'exemple 2 étaient dilués jusqu'à une teneur de solides totaux de 45% en poids, avec de l'eau pure et avec de l'eau contenant 1 à 3 parties d'émulsion- nant pour 100 parties de polymère. L'émulsionnant utilisé dans l'eau
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.i; . j -# j .¯*- # i va..t;3 ?13\-;..'- .)- ".. !:."1 . 1; : :- :- #< j -.v .t sion :1t de 1* 1.) :'::.41- :,--::..:.: - :"i y..,;*-# 1!--......:e L:.'..:'c., v¯..::y ">rt.itu;3 - .:.1! p.1!r".i2.! ?3Z' 1CO .3 (1:
'2 "'-'*- ¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯ parties ¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯
EMI19.2
<tb> 54,C <SEP> neant <SEP> 36
<tb>
EMI19.3
5-*,0 -+v 3 ,0 49
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<tb> 2 <SEP> 55, <SEP> S- <SEP> néant
<tb>
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5 2 55,9 5,1 1
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<tb> 3 <SEP> 59,3 <SEP> néant <SEP> 31
<tb>
<tb> 7 <SEP> 3 <SEP> 59,3 <SEP> 45
<tb>
<tb> 3 <SEP> 59,3 <SEP> 3 <SEP> 45 <SEP> 45
<tb>
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? j Les valeurs rapportées représentent le vol -",,";0 latex (4,,;= sr. poids ce matières non volatiles) qui traversait le l'iltre.
Les résultats précédants ::1úntren ..a lr...3 : que l'apti- taude à la filtration est a¯...e:Lée par la présence è 1 4d13iorm.;nts dans l'eau de dilution. L'augmentation ce l'aptitude à la filtra - tion i...^..i.^.¯3.iB :¯IT 3e ¯.rCC¯=3... coin* ce coagulation.
. '1 - DIe 7:: :s.
1. Procédé ce préparation de latex stables de caoutchouc but:: :>, ayant une teneur élevée de solides, qui comprend l' :Jl1l- ce sionnesent d'une solution de/caoutcouc :;anis un hydrocarbure ali- pr.atique ayant 6 à 8 atomes ae carbone, avec de l'eau, pour donner un latex brut ayant une teneur de solides comprise entre 6 et 13% en poids, l'enlèvement de l'hydrocarbure à partir au latex brut pour donner un latex aqueux ayant une teneur de solides de 25 à
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35/.? en poids, l'enlèvement de l'eau contenant l'excès d'éulsion- nant, à partir du latex aqueux, pour donner un latex concentré ayani une teneur de solides comprise entre 60 et 70% en poids.