Composition résistant à l'humidité. La présente invention se rapporte à une composition résistant à l'humidité. Par l'ex pression #résistant à l'humidité", il faut com prendre ici la propriété de pouvoir résister à la transmission ou à la diffusion de la vapeur d'eau à un degré au moins aussi élevé que le pouvoir que possède le papier ciré ordinaire ou supérieur à son pouvoir.
Le papier ciré est imperméable dans le sens ordinaire du terme et également résis tant à l'humidité à des degrés divers, mais il est épais et raide, et craque lorsqu'il est froissé.
Le but visé par les inventeurs est le sui vant: réaliser une composition résistant à l'humidité qui soit inodore, susceptible d'être coulée en feuilles minces flexibles et souples et de remplacer, sous cette forme, avantageu sement, le papier ciré et ses succédanés; qui puisse, en outre, être utilisée sous forme d'une solution telle qu'un vernis et se prête ainsi à un grand nombre d'usages où il s'agit de pro téger toutes sortes d'articles et de marchandi ses, soit contre la perte de l'humidité qu'ils contiennent, soit contre l'action de l'humidité extérieure.
En outre, la composition sera. de préfé rence, transparente, incolore, exempte d'effet adhésif et de toucher graisseux.
La composition qui fait l'objet de l'inven tion remplit ces conditions. Elle comprend un dérivé de la cellulose, une substance organi que qui, au point de vue de la plasticité, de l'inertie, de la solubilité et de la résistance à l'humidité ressemble à la cire, et au moins une substance résineuse ayant la propriété de rendre les autres composants parfaitement miscibles.
Elle peut, en outre, contenir un plasti fiant.
Cette composition peut être préparée comme suit: On dissout les composants sus mentionnés dans un mélange de dissolvants organiques volatils, évapore ces dissolvants dès qu'un mélange intime des composants a été réalisé, et sèche le résidu. Les dissolvants sont choisis de telle façon que lesdits com posants puissent être maintenus, dans leurs proportions convenables, en complète disso lution pendant le séchage.
Il y a avantage à soumettre la composi tion séchée à l'action d'une chaleur addition nelle, par exemple à l'action de la vapeur, afin de la débarrasser de toute trace de dis solvants.
On peut ainsi obtenir une composition possédant toutes les qualités voulues de ré sistance à l'humidité, de flexibilité, de ré sistance à la traction, de transparence, d'ab sence de couleur et d'absence d'odeur. La ré sistance à. l'humidité peut être notamment plusieurs fois plus grande que celle de toute autre matière utilisée jusqu'ici pour des usages analogues. De plus, cette composi tion n'est ni gluante ni graisseuse. Sous forme de solution elle peut servir à appli quer des revêtements très minces aux arti cles et marchandises à protéger, revêtements qui n'altéreront ni la couleur ni l'apparence de ces articles et marchandises. Cependant, si on le désire, on peut donner des colorations quelconques à ces revêtements en ajoutant à la solution des matières colorantes appro priées.
Comme dérivé de la cellulose, il est pré férable d'employer, par exemple, un ester ou un éther de cellulose (éther-sel ou éther- oxyde), et plus particulièrement une nitro cellulose du type de la pyroxyline, à cause de l'économie, quoiqu'on puisse employer avec des résultats satisfaisants l'acétate de cellulose ou l'éthylcellulose ou la méthylcellu- lose. Le dérivé de cellulose est de préférence de nature telle qu'il donne une solution de faible viscosité, car cette qualité permet de travailler avec des solutions plus fortement concentrées qu'on ne pourrait le faire avec un dérivé donnant une solution de grande viscosité.
Comme substance résineuse, on a constaté que la gomme damar, est très satisfaisante, soit isolément, soit en combinaison avec cer taines autres résines. Quelques-unes des autres substances résineuses que l'on emploie de pré férence, soit isolément, soit en combinaison, sont les gommes-esters (combinaisons de gly cérine et de colophane employées en mélange avec des vernis gras et des vernis cellulosi ques), le mastic ou les résines copal.
Il est bien entendu que les résines peuvent être soit naturelles, soit synthétiques, car il est possi ble de fabriquer certaines gommes synthéti ques qui sont des succédanés tout à fait sa tisfaisants des résines naturelles. Dans cette catégorie rentrent, par exemple, les résines obtenues par condensation en partant du ph#,- nol.
Comme substance ressemblant à. la cire, il est préférable d'employer une paraffine à point de fusion élevé, car elle donne une ré sistance plus grande contre l'humidité que la paraffine à faible point de fusion. La pa raffine étant incolore et inodore est préféra ble aux autres cires, à ces points de vue et aussi au point de vue de l'économie. Comme exemples d'autres substances que l'on peut employer, il y a la cérésine, soit dure, soit tendre, et la cire d'abeilles. Les substances ci- dessus peuvent être employées soit isolément, soit mélangés entre elles ou avec d'autres substances ressemblant à. la cire proprement dite, suivant qu'on le juge désirable.
Comme plastifiant, il est préférable d'employer l'un des composés ou mélanges de composés ayant un point de fusion élevé et connus sous le nom de "plastifiants" ou "as souplissants" pour les esters ou éthers cellu losiques, tels que la nitrocellulose, l'acétate de cellulose, l'-éthylcellulose, etc.
Il est pré- férable d'employer un plastifiant qui soit sensiblement inodore, et on a obtenu des ré sultats satisfaisants en employant. le tricré- sylphosphate, le triphénylphosphate, le dia- mylphtalate ou le dibutylphtalate, ou l'huile de ricin.
Lorsque les substances ci-dessus sont em ployées en proportions convenables et avec des solvants convenables, elles donnent une ma tière qui, après évaporation des solvants, n'est pas seulement insensible à. l'humidité, mais est également flexible sans se craquer, qui est parfaitement transparente, qui est exempte d'effet graisseux ou collant au tou- cher, et qui possède la résistance voulue à la traction pour pouvoir être employée aux mêmes usages que le papier ciré.
Les limites approximatives peuvent être dans les grandes lignes les suivantes, les pourcentages s'entendant en poids: Dérivé de la cellulose 30% à 70% Substance résineuse 30 % à 60% Substance ressemblant à la cire 2 % à 6% Plastifiant 5 % à 30% Les proportions exactes des diverses sub stances varieront d'après les qualités deman dées aux produits finis, et ces qualités dé pendront de l'usage auquel ce produit est destiné. Par exemple, s'il n'est pas essen tiel que le produit soit exempt d'effet adhé sif, on peut varier les proportions et les na tures de substance résineuse et de substance ressemblant à la cire, de façon à obtenir un mélange qu'il sera plus facile d'exécuter et qui aura cependant toutes les qualités vou lues, sauf l'exemption d'effet adhésif.
En va riant les proportions des substances, il est possible d'obtenir une composition ayant des variations étendues dans les diverses quali tés. En variant la qualité de la substance ressemblant à la cire, on peut obtenir une gamme étendue dans le degré de résistance à l'humidité; en variant la qualité du plas tifiant, ou même en le supprimant complète ment, on peut obtenir tous les degrés de flexibilité; et en réglant la nature et la qua lité de la substance résineuse, de la substance ressemblant à la cire et du plastifiant, on peut obtenir une gamme étendue dans le degré de transparence.
La quantité de dérivé de cellulose, qui est (le préférence une nitro-cellulose du type de la pyroxyline, est choisie d'habitude d'après la substance résineuse particulière avec la quelle elle est employée. Le rapport du poids de la substance résineuse à celui du dé rivé de la cellulose peut varier entre les li mites 2 : 1 et 1 : 2. Lorsque le rapport dé passe 2 : 1, il en résulte que la matière cra que. On a constaté que les meilleurs rap- ports sont compris entre les limites de 1 : 1 et 1 : 13/4.
La quantité de substance résineuse em ployée dépend de la nature de cette der nière particulièrement en ce qui concerne sa complète solubilité et son pouvoir de se mé langer à la substance rassemblant à la cire, et aussi de la quantité de dérivé de la cellu lose, employée avec la substance résineuse.
Le rapport préféré de la substance résineuse au drivé de la cellulose a été indiqué ci- dessus. Un rapport élevé de la substance ré sineuse au dérivé de la cellulose rend la ma tière cassante lorsqu'elle est. employée comme revêtement et empêche le revêtement d'adhé rer convenablement sur la matière sur la quelle elle est appliquée. Un trop faible pourcentage de substance résineuse donnera r:n mauvais mélange avec la substance res semblant à la cire -et, par conséquent, une di minution de transparence et une augmenta tion d'effets graisseux et adhésif au toucher.
Le poids de la. substance ressemblant à la cire sera maintenu de préférence en des sous de<B>10%</B> du poids total des solides, et les meilleurs résultats sont obtenus lorsqu'on maintient ce pourcentage entre ? % et 6 %. Lorsque le pourcentage se rapproche de 10 "; ou le dépasse, la cristallisation de la. sub stance ressemblant à la cire commence, ce qui diminue la transparence.
La. qualité d'âmperméabilité n'est cependant, pas maté- riellement affectée, pourvu qu'on. conserve le même rapport entre le plastifiant et la substance ressemblant,à la cire et, par consé quent, on peut employer un pourcentage re lativement grand de cette substance lors qu'un degré relativement faible de transpa rence est admissible.
La quantité de plastifiant dépend princi palement de la quantité de substance res semblant à la cire et aussi du rapport entre la quantité de substance résineuse et la quaii- tité de dérivé de la cellulose. Lorsque ce rapport est relativement grand, il faut em ployer une plus grande quantité de plasti fiant pour combattre la fragilité qui est dé veloppée par la, quantité relativement grande de substance résineuse. De plus, le degré de résistance à l'humidité dépend partiellement du rapport de la substance céroïde au plasti fiant et, par conséquent, ce rapport détermine partiellement le pourcentage de plastifiant employé.
Le rapport du plastifiant à la sub stance ressemblant à la cire peut varier de préférence entre les limites de 1 : 1 et 4 : 1, en donnant de bons résultats en ce qui con cerne l'exécution d'une matière résistante à l'humidité, mais pour la plupart des usages, on a constaté que le meilleur rapport est com pris entre les limites de 2 : 1 et 3 : 1.
Les poids combinés de dérivé de la cellu lose et de substance résineuse sont habituelle ment plusieurs fois plus grands que les poids combinés de la substance ressemblant à la cire et de plastifiant. Le rapport des poids de dérivé de la cellulose et de substance rési neuse combinés, aux poids de la substance res semblant à la cire et de plastifiant combinés varie de préférence entre les limites approxi matives de 2,3 : 1 et 10 : 1, mais on a cons taté que le rapport préféré est compris entre 4 : 1 et 8 : 1. Si le rapport est inférieur à 2 ,3 : 1, la composition présentera au toucher une impression adhésive, à cause du pourcen tage élevé de plastifiant, on deviendra opa que et graisseux au toucher, à cause du pour centage élevé de substance ressemblant à la cire.
Lorsque le rapport des poids de sub stance résineuse et de dérivé de cellulose aux poids de plastifiant et de substance ressem blant û la cire est plus grand que 10 : 1, les feuilles ou revêtements confectionnés -ou ob tenus avec la composition auront d'habitude la tendance à craquer, à cause de la faible quan tité de plastifiant et de la quantité relative ment grande de substance résineuse, ou pos- sèderont un faible degré indésirable de résis tance à l'humidité, à cause de la faible quan tité de substance céroïde employée.
D'après l'exposé ci-dessus, on voit qu'en déterminant les substances, la nature et la quantité de l'une d'elles doivent être choisies d'après la nature.et la quantité de toutes les autres substances, si l'on veut obtenir une composition qui présentera d'emblée toute les propriétés désirables déjà énumérées. cet égard, le choix est défini par les limite approximatives indiquées ci-dessus; les exem ples suivants donnent diverses combinaisons excellentes qui ont été employées avec succès.
L'un des défauts, commun à beaucoup de revêtements imperméables, réside dans le fait que leurs surfaces sont grasses. Ce défaut est dû à la présence de cire non combinée aux au tres substances dans le revêtement. On a réussi à employer de la cire ou une substance ressemblant à la cire dans la composition de l'invention en la rendant ainsi imperméable et résistante à l'humidité tout en évitant de la rendre graisseuse. On y est parvenu en em ployant un rapport convenable entre la sub stance résineuse et la cire ou la substance res semblant à la cire.
Exemple <I>1:</I>
EMI0004.0007
<I>Constituants <SEP> % <SEP> basés <SEP> sur <SEP> <B>le</B></I>
<tb> <I>poids <SEP> total.</I>
<tb> Nitrocellulose <SEP> 52 <SEP> %
<tb> Gomme-ester <SEP> 35 <SEP> ô
<tb> Dibutylphtalate <SEP> 8,7
<tb> Paraffine <SEP> 4,3% <I>Exemple 2:</I> Nitrocellulose 50% Gomme damar 3-1- % Tricrésylphosphate 12% Paraffine 4% La composition est formée de préférence en mélangeant les substances entre elles dans les proportions voulues qui peuvent être fixées d'après les usages particuliers auxquels la composition est destinée.
Le mélange des composants est ensuite dissous, en employant de préférence l'un des solvants organiques bien connus qui sont facilement volatils et qui s'évaporent par conséquent rapidement. Les solvants particuliers employés sont dé terminés partiellement d'après la viscosité du dérivé de la cellulose et l'épaisseur du revête ment ou de la feuille que l'on veut obtenir, mais surtout d'après le procédé d'application et d'après la nature et les pourcentages des com posants. Le mélange solvant doit être tel qu'il retienne tous les composants en une solution homogène jusqu'à ce que tous les solvants soient évaporés.
La substance ressemblant à la cire et le dérivé de la cellulose ne se mé langent ordinairement pas pour former une pellicule claire, mais en choisissant convena blement la qualité et la nature de la sub stance résineuse, on a constaté qu'il est pos sible de faire mélanger cette dernière et l<B>a</B> substance ressemblant à la cire combinées avec la base et le plastifiant. Le mélange sol vant doit alors être choisi de façon à per mettre de maintenir la substance résineuse, la substance ressemblant à la cire, le dérivé de la cellulose et le plastifiant dans leurs pro portions convenables en complète dissolution, jusqu'à ce que tout le mélange solvant soit évaporé.
Il est d'habitude nécessaire d'employer des substances solvantes pour les paraffines jusqu'à 50 % et au delà en poids, afin de maintenir la substance ressemblant à la cire en solution pendant la phase de séchage du revêtement ou de la feuille. En parlant aussi d'une façon générale, il est préférable d'em ployer des pourcentages relativement faibles de solvants de nitro-cellulose à point d'ébul lition intermédiaire. En employant ces sol vants dans la proportion de 10 % et au dessous de la quantité de solvant totale, on empêche un séchage trop rapide du revête ment ou de la feuille, qui provoquerait le re froidissement de l'atmosphère environnante et précipiterait la vapeur d'eau sur la matière.
Le revêtement ou la feuille est alors séché, de préférence, à l'aide d'air chaud ne dépassant pas 90 ou 100 C. Il est préférable de main tenir la température de l'air au-dessus du point de fusion de la substance céroïde ou des substances céroïdes employées, ce qui empê che la séparation ou la cristallisation de cette substance ou de ces substances pendant l'opé ration du séchage. Il est également préféra ble d'employer de l'air ayant une faible te neur en humidité pour faciliter l'évaporation des solvants. De cette façon, il est possible de faire une grande économie du temps de sé chage.
Après le séchage, le produit est soumis de préférence à l'action de la chaleur. et de préférence de la vapeur, pendant peu de temps, afin d'enlever plus complètement les dernières traces de solvants et rendre ainsi le produit tout à fait inodore.
Quoique le solvant particulier doive être déterminé séparément pour chaque composi tion particulière, il est indiqué ci-après les combinaisons solvantes spécifiques que l'on peut employer avec les exemples de composi tions respectifs donnés ci-dessus
EMI0005.0008
<I>Solvant <SEP> pour, <SEP> l'exemple <SEP> 1 <SEP> 0A" <SEP> basé <SEP> sur <SEP> le <SEP> volrime</I>
<tb> <I>total, <SEP> (le <SEP> solvant</I>
<tb> Alcool <SEP> 25
<tb> Ether <SEP> 43
<tb> Toluène <SEP> 18
<tb> Acétate <SEP> butylique <SEP> 1.1 <SEP> ô Solvant <I>pour l'exemple 2</I> Acétate éthylique G? 3% Toluène 2 i Alcool 9 Acétate butylique 2 @.,
La solution peut être employée de diver ses façons. Il est possible de couler la compo sition par des procédés connus en feuilles minces qui seront transparentes et flexibles et auront la résistance voulue à la traction. Ces feuilles peuvent être faites excessivement minces, une épaisseur de 0,0075 à. 0,25 mil limètre étant suffisante.
La solution peut aussi être appliquée soin forme de revêtement, par exemple sur des feuilles ou des pellicules d'hydrate de cellu lose régénéré provenant de viscose, le revête ment étant effectué au moyen de machines convenables. Ces feuilles peuvent être em ployées pour envelopper diverses substances que l'on veut protéger contre la poussière, les attouchements du public acheteur, les tacbes de mouches, etc. Les feuilles de cellulose ré générées sont minces, transparentes et flexi- bles, mais elles résistent médiocrement au passage de l'humidité.
La composition de l'in vention sous forme de solution peut leur être appliquée, pour donner un revêtement mince qui, lorsqu'il sera sec, aura une épaisseur ou augmentera l'épaisseur sur l'une ou sur les deux faces d'une feuille de cellulose régéné rée, de 0,00125 à 0,0125 millimètre, et lors que cette composition est ainsi appliquée sur les deux faces d'une feuille et soumise à des essais comparatifs, on a constaté que la feuille est de cent à deux cents fois plus ré sistante à l'humidité que la feuille sans revê tement, en environ deux à trois fois plus ré sistante à l'humidité que le papier ciré. De plus, ce résultat est obtenu sans sacrifier aucune qualité désirable de transparence et de flexibilité que possèdent les feuilles de cellulose régénérée.
On sait que le papier ciré est raide et relativement épais et opaque. Une feuille formée de la composition suivant l'in vention ou une feuille de cellulose régénérée revêtue de la composition de l'invention peut être au contraire très mince, flexible et trans parente et aussi fortement résistante à l'hu midité. On a constaté qu'il est suffisant en pratique d'appliquer, une couche d'environ 0,0025 millimètre de chaque côté d'une feuille de cellulose régénérée qui, d'habitude, a une épaisseur de 0,0175 à 0,05 millimètre. Un re vêtement sur l'une des faces suffit mais on peut juger préférable de recouvrir les deux faces. La feuille résultante est encore très mince et la transparence et la flexibilité né cessaires sont conservées.
Les indications ci-dessus sont données simplement comme exemple de l'un des usages auxquels l'invention peut être appliquée. Si l'on veut obtenir une feuille plus épaisse, on peut rassembler des feuilles de cellulose ré générée pour former une feuille laminée que l'on peut alors recouvrir et qui conservera en core les caractéristiques voulues, la flexibilité décroissant évidemment au fur et à mesure que l'épaisseur augmente.
L'augmentation d'épaisseur du revêtement augmentera évi demment la résistance à l'humidité et, par conséquent, l'épaisseur employée dépendra beaucoup de l'usage auquel l'article fini est destiné. Ainsi, par exemple, des feuilles de cellulose régénérée peuvent être rassemblée sous forme de feuille laminée utilisable dans les rideaux d'automobiles, et pour cet usage, le revêtement appliqué pour obtenir l'imper méabilité sera naturellement plus épais que celui appliqué à une simple feuille qui est destinée à envelopper un gâteau ou autre ar ticle d'alimentation.
Une feuille de ,cellulose régénérée recou verte, employée pour y envelopper un arti cle, conservera non seulement l'humidité dans le paquet, mais empêchera l'entrée d'humi dité, en préservant ainsi le contenu, tel qu'un produit d'alimentation, et lui conservant le degré d'humidité convenable et voulu. En même temps, si le paquet est soumis à l'humi dité de l'extérieur,, le contenu est protégé. II est évident que la composition suivant l'in vention peut être utilisé pour une variété beaucoup plus étendue d'usages qu'il n'a été mentionné 'ci-dessus.<B>-</B>Par exemple, on peut se rendre compte qu'une solution peut être em ployée pour rendre résistantes à l'humidité des matières telles que le papier, le cuir et -le tissu.
On peut aussi l'appliquer sur le mé tal pour le préserver de la rouille, à cause de ses qualités de résistance à l'humidité. On peut aussi l'appliquer comme substance im perméable aux canots et autres bateaux, et, en fait, on peut l'employer avec de meilleurs résultats partout où les vernis dits imperméa bles ont été employés. On a également cons taté qu'il est possible d'imprégner de la com position suivant l'invention des fibres indi viduelles de coton, de laine; de soie artifi cielle, etc., de façon à les rendre, résistantes à l'humidité.
D'autres emplois apparaîtront ai sément d'eux-mêmes aux personnes intéres sées, et il est _ nécessaire d'indiquer simple ment ici que l'invention peut être employée en général, partout où l'on désire une matière imperméable ou résistante à l'humidité.
Moisture resistant composition. The present invention relates to a moisture resistant composition. By the expression # resistant to humidity ", we must understand here the property of being able to resist the transmission or the diffusion of water vapor to a degree at least as high as the power possessed by the paper. ordinary waxed or greater than its power.
Waxed paper is waterproof in the ordinary sense and also resistant to humidity to varying degrees, but it is thick and stiff, and cracks when crumpled.
The aim sought by the inventors is as follows: to produce a moisture-resistant composition which is odorless, capable of being cast into thin flexible and supple sheets and of replacing, in this form, advantageously, waxed paper and its products. substitutes; which can, moreover, be used in the form of a solution such as a varnish and thus lends itself to a large number of uses where it is a question of protecting all kinds of articles and merchandise, either against the loss of moisture they contain, or against the action of external moisture.
Also, the composition will be. preferably transparent, colorless, free from adhesive effect and greasy feel.
The composition which is the subject of the invention fulfills these conditions. It comprises a derivative of cellulose, an organic substance which in terms of plasticity, inertia, solubility and resistance to humidity resembles wax, and at least one resinous substance having the property of making the other components perfectly miscible.
It may, in addition, contain a plasticizer.
This composition can be prepared as follows: The aforementioned components are dissolved in a mixture of volatile organic solvents, these solvents evaporate as soon as an intimate mixture of the components has been produced, and the residue is dried. The solvents are chosen so that said components can be maintained, in their suitable proportions, in complete dissolution during drying.
It is advantageous to subject the dried composition to the action of additional heat, for example to the action of steam, in order to rid it of all traces of dissolvents.
It is thus possible to obtain a composition having all the desired qualities of moisture resistance, flexibility, tensile strength, transparency, absence of color and absence of odor. The resistance to. the humidity may in particular be several times greater than that of any other material hitherto used for similar uses. In addition, this composition is neither sticky nor greasy. In solution form it can be used to apply very thin coatings to the articles and goods to be protected, coatings which will not alter the color or appearance of these articles and goods. However, if desired, any colorings can be imparted to these coatings by adding suitable coloring materials to the solution.
As a derivative of cellulose, it is preferable to employ, for example, an ester or an ether of cellulose (ether-salt or ether-oxide), and more particularly a nitro cellulose of the pyroxylin type, because of the Economy, although cellulose acetate or ethyl cellulose or methyl cellulose can be employed with satisfactory results. The cellulose derivative is preferably of a nature such that it gives a solution of low viscosity, since this quality makes it possible to work with more highly concentrated solutions than could be done with a derivative giving a solution of high viscosity.
As a resinous substance, it has been found that damar gum is very satisfactory, either alone or in combination with certain other resins. Some of the other resinous substances which are preferably used, either singly or in combination, are the gum-esters (combinations of gly cerine and rosin used in admixture with oily varnishes and cellulose varnishes), mastic or copal resins.
It is understood that the resins can be either natural or synthetic, since it is possible to manufacture certain synthetic gums which are completely satisfactory substitutes for natural resins. In this category come, for example, the resins obtained by condensation starting from the ph #, - nol.
Like substance resembling. wax, it is preferable to use a high melting point paraffin, since it gives greater resistance to moisture than low melting point paraffin. The refined pa being colorless and odorless is preferable to other waxes from these points of view and also from the point of view of economy. Examples of other substances which can be employed are ceresin, either hard or soft, and beeswax. The above substances can be used either singly or mixed together or with other similar substances. wax proper, as it is deemed desirable.
As a plasticizer, it is preferable to use one of the compounds or mixtures of compounds having a high melting point and known as "plasticizers" or "softeners" for cellulosic esters or ethers, such as nitrocellulose. , cellulose acetate, 1-ethylcellulose, etc.
It is preferred to employ a plasticizer which is substantially odorless, and satisfactory results have been obtained by using. tricresylphosphate, triphenylphosphate, diamylphthalate or dibutylphthalate, or castor oil.
When the above substances are employed in suitable proportions and with suitable solvents, they give a material which, after evaporation of the solvents, is not only insensitive to. moisture, but is also flexible without cracking, which is perfectly transparent, which is free from greasy or sticky to the touch, and which has the desired tensile strength to be able to be used for the same purposes as paper wax.
The approximate limits can be broadly as follows, the percentages being understood by weight: Cellulose derivative 30% to 70% Resinous substance 30% to 60% Wax-like substance 2% to 6% Plasticizer 5% to 30% The exact proportions of the various substances will vary according to the qualities required of the finished products, and these qualities will depend on the use for which this product is intended. For example, if it is not essential that the product be free from the adhesive effect, the proportions and the natures of resinous substance and of wax-like substance can be varied, so as to obtain a mixture which 'it will be easier to execute and which will however have all the desired qualities, except the exemption from adhesive effect.
By varying the proportions of the substances, it is possible to obtain a composition having wide variations in the various qualities. By varying the quality of the wax-like substance, a wide range in the degree of moisture resistance can be obtained; by varying the quality of the plasticizer, or even eliminating it altogether, all degrees of flexibility can be obtained; and by adjusting the nature and quality of the resinous substance, the wax-like substance and the plasticizer, a wide range in the degree of transparency can be obtained.
The amount of cellulose derivative, which is (preferably a pyroxylin-type nitro-cellulose, is usually selected according to the particular resinous substance with which it is employed. The weight ratio of the resinous substance to that of the cellulose derivative can vary between the limits of 2: 1 and 1: 2. When the ratio exceeds 2: 1, the result is that the material cracks. It has been found that the best ratios are included. between the limits of 1: 1 and 1: 13/4.
The quantity of resinous substance employed depends on the nature of the latter, particularly with regard to its complete solubility and its power to mix with the substance gathering in the wax, and also on the quantity of cellulose derivative, used with the resinous substance.
The preferred ratio of resinous substance to cellulose derivative has been indicated above. A high ratio of the resinous substance to the cellulose derivative makes the material brittle when it is. used as a coating and prevents the coating from properly adhering to the material to which it is applied. Too low a percentage of resinous substance will result in poor mixing with the wax-like substance - and consequently, decreased transparency and increased greasy and tacky effects.
The weight of the. Wax-like substance will preferably be maintained at less than <B> 10% </B> of the total solids weight, and the best results are obtained when this percentage is kept between? % and 6%. When the percentage approaches or exceeds 10 ", crystallization of the wax-like substance begins, which decreases transparency.
The waterproof quality is, however, not materially affected, provided that one. retains the same ratio of plasticizer to wax-like substance and therefore a relatively large percentage of this substance can be employed where a relatively low degree of transparency is permissible.
The amount of plasticizer depends mainly on the amount of wax-like substance and also on the ratio of the amount of resinous substance to the amount of cellulose derivative. When this ratio is relatively large, more plasticizer must be employed to combat the brittleness which is developed by the relatively large amount of resinous substance. In addition, the degree of moisture resistance depends partly on the ratio of ceroid substance to plasticizer and, therefore, this ratio partially determines the percentage of plasticizer employed.
The ratio of plasticizer to wax-like substance can preferably vary between the limits of 1: 1 and 4: 1, giving good results in making a moisture resistant material. , but for most purposes, the best ratio has been found to be between the limits of 2: 1 and 3: 1.
The combined weights of cellulose derivative and resinous substance are usually several times greater than the combined weights of the wax-like substance and plasticizer. The ratio of the combined weights of cellulose derivative and resinous substance to the weights of the wax-like substance and plasticizer combined preferably varies between the approximate limits of 2.3: 1 and 10: 1, but the preferred ratio has been found to be between 4: 1 and 8: 1. If the ratio is less than 2.3: 1, the composition will show an adhesive feel to the touch, due to the high percentage of plasticizer, it is will become opaque and greasy to the touch, due to the high percentage of wax-like substance.
When the ratio of the weights of resinous substance and cellulose derivative to the weights of plasticizer and wax-like substance is greater than 10: 1, the sheets or coverings made or made with the composition will usually tendency to crack, due to the small amount of plasticizer and the relatively large amount of resinous substance, or will have an undesirable low degree of moisture resistance, due to the small amount of the substance ceroid used.
From the above account, we see that in determining the substances, the nature and the quantity of one of them must be chosen according to the nature. And the quantity of all the other substances, if we want to obtain a composition which will immediately exhibit all the desirable properties already listed. In this regard, the choice is defined by the approximate limits indicated above; the following examples give various excellent combinations which have been employed with success.
One of the faults common to many waterproof coatings is that their surfaces are greasy. This defect is due to the presence of wax not combined with other substances in the coating. It has been successful to employ wax or a wax-like substance in the composition of the invention, thereby rendering it impermeable and resistant to moisture while avoiding making it greasy. This is achieved by employing a suitable ratio between the resinous substance and the wax or wax-like substance.
Example <I> 1: </I>
EMI0004.0007
<I> Constituents <SEP>% <SEP> based <SEP> on <SEP> <B>le</B> </I>
<tb> <I> total <SEP> weight. </I>
<tb> Nitrocellulose <SEP> 52 <SEP>%
<tb> Gum-ester <SEP> 35 <SEP> ô
<tb> Dibutylphthalate <SEP> 8.7
<tb> Paraffin <SEP> 4.3% <I> Example 2: </I> Nitrocellulose 50% Damar gum 3-1-% Tricresylphosphate 12% Paraffin 4% The composition is preferably formed by mixing the substances together in the desired proportions which can be fixed according to the particular uses for which the composition is intended.
The mixture of components is then dissolved, preferably employing one of the well known organic solvents which are easily volatile and therefore evaporate rapidly. The particular solvents employed are determined in part by the viscosity of the cellulose derivative and the thickness of the coating or sheet to be obtained, but above all by the application process and by the nature and percentages of the components. The solvent mixture should be such that it retains all the components in a homogeneous solution until all the solvents have evaporated.
The wax-like substance and the cellulose derivative usually do not mix to form a clear film, but with proper selection of the quality and nature of the resinous substance it has been found that it is possible to mix this and the <B> a </B> wax-like substance combined with the base and plasticizer. The sol vant mixture should then be chosen so as to allow the resinous substance, the wax-like substance, the cellulose derivative and the plasticizer to be kept in their proper proportions in complete dissolution. solvent mixture is evaporated.
It is usually necessary to employ substances which are solvents for paraffins up to 50% and above by weight, in order to keep the wax-like substance in solution during the drying phase of the coating or sheet. Also speaking generally, it is preferable to employ relatively low percentages of intermediate boiling point nitro-cellulose solvents. By using these solvents in the proportion of 10% and below the total amount of solvent, too rapid drying of the coating or of the sheet is prevented, which would cause the surrounding atmosphere to cool and precipitate the vapor. water on matter.
The coating or sheet is then dried, preferably with hot air not exceeding 90 or 100 C. It is preferable to keep the air temperature above the melting point of the substance. ceroid or ceroid substances used, which prevents separation or crystallization of this substance or substances during the drying operation. It is also preferable to employ air having a low moisture content to facilitate evaporation of the solvents. In this way, it is possible to save a great deal of the drying time.
After drying, the product is preferably subjected to the action of heat. and preferably steam, for a short time, in order to more completely remove the last traces of solvents and thus make the product completely odorless.
Although the particular solvent should be determined separately for each particular composition, the specific solvent combinations which may be employed with the respective examples of compositions given above are given below.
EMI0005.0008
<I> Solvent <SEP> for, <SEP> example <SEP> 1 <SEP> 0A "<SEP> based <SEP> on <SEP> the <SEP> volrime </I>
<tb> <I> total, <SEP> (the <SEP> solvent </I>
<tb> Alcohol <SEP> 25
<tb> Ether <SEP> 43
<tb> Toluene <SEP> 18
<tb> Butyl <SEP> acetate <SEP> 1.1 <SEP> ô Solvent <I> for example 2 </I> Ethyl acetate G? 3% Toluene 2 i Alcohol 9 Butyl acetate 2 @.,
The solution can be used in a number of ways. It is possible to cast the composition by known methods into thin sheets which will be transparent and flexible and have the desired tensile strength. These sheets can be made excessively thin, 0.0075 to thick. 0.25 mil limeter being sufficient.
The solution can also be applied carefully as a coating, for example to sheets or films of regenerated cellulose hydrate from viscose, the coating being carried out by means of suitable machinery. These sheets can be used to wrap various substances which one wishes to protect against dust, touching of the purchasing public, fly patches, etc. The re-generated cellulose sheets are thin, transparent and flexible, but they resist the passage of moisture poorly.
The composition of the invention in solution form can be applied to them, to give a thin coating which, when dry, will have a thickness or will increase the thickness on one or on both sides of a sheet. of regenerated cellulose, 0.00125 to 0.0125 millimeter, and when this composition is thus applied to both sides of a sheet and subjected to comparative tests, it was found that the sheet is one hundred to two hundred times more moisture resistant than uncoated sheet, about two to three times more moisture resistant than waxed paper. Moreover, this result is obtained without sacrificing any desirable quality of transparency and flexibility which regenerated cellulose sheets possess.
It is known that waxed paper is stiff and relatively thick and opaque. A sheet formed from the composition according to the invention or a sheet of regenerated cellulose coated with the composition of the invention can, on the contrary, be very thin, flexible and transparent and also highly resistant to moisture. It has been found that it is sufficient in practice to apply a layer of about 0.0025 millimeters on each side of a sheet of regenerated cellulose which usually has a thickness of 0.0175 to 0.05 millimeter. Re-garment on one side is sufficient, but it may be considered preferable to cover both sides. The resulting sheet is still very thin and the necessary transparency and flexibility are retained.
The above indications are given merely as an example of one of the uses to which the invention can be applied. If one wants to obtain a thicker sheet, one can bring together sheets of re-generated cellulose to form a laminated sheet which can then be covered and which will still retain the desired characteristics, the flexibility obviously decreasing over time. as the thickness increases.
Increasing the thickness of the coating will of course increase the resistance to moisture, and therefore the thickness employed will depend very much on the use for which the finished article is intended. Thus, for example, sheets of regenerated cellulose can be assembled in the form of a laminated sheet usable in automobile curtains, and for this use, the coating applied to obtain the impermeability will naturally be thicker than that applied to a simple one. sheet which is intended to wrap a cake or other food article.
A sheet of reclaimed, green covered cellulose, used to wrap an article therein, will not only retain moisture in the package, but will prevent entry of moisture, thus preserving the contents, such as feed, and keeping it the correct and desired humidity. At the same time, if the package is subjected to humidity from the outside, the contents are protected. It is evident that the composition according to the invention can be used for a much wider variety of uses than has been mentioned above. <B> - </B> For example, one can realize that a solution can be used to make materials such as paper, leather and fabric moisture resistant.
It can also be applied to metal to protect it from rust, because of its moisture resistance qualities. It can also be applied as an impermeable substance to canoes and other boats, and, in fact, it can be used with better results wherever so-called waterproof varnishes have been employed. It has also been noted that it is possible to impregnate with the com position according to the invention individual fibers of cotton, wool; of artificial silk, etc., so as to make them resistant to humidity.
Other uses will be apparent of themselves to those concerned, and it is necessary to state here simply that the invention may be employed in general, wherever a material impermeable or resistant to water is desired. humidity.