Brevet FR2213796A1 — publié le 19740809

La présente invention concerne un procédé pour l'obtention d'é- mulsions et un émulseur pour la mise en oeuvre de ce procédé. Elle se rattache plus particulièrement quoique non limitativement à un procédé et à un émulseur destinés à la préparation -d'émulsions aqueuses de produits d'ensimage utilisés dans l'industrie textile notamment pour la lubrification et le traitement antiélectrostatique des fibres et des fils. Ces produits sont composés d'une huile drorigine végétale, animale, minérale ou synthétique et d'un émulgateur destiné à assurer leur dispersion dans l'eau, en émulsions aussi stables et aussi fines que possible pour favoriser la répartition régulière du produit d'ensimage sur la matière textile traitée. La préparation des émulsions de ce genre s opère toujours par agitation de l'eau, phase dispersante, et du produit, phase dispersée, par un moyen mécanique quelconque. Mais, quelles que soient la durée et l'intensité de ltagitation, elle n'est jamais suffisante pour assurer une dispersion du produit dtensimage dans l'eau aussi complète qu'on pourrait l'espé rer de sa teneur en molécules amphipathiques émulsionnantes et de la tensio-activité de ces-molécules. En effet, la simple agitation mécanique des deux phases mises en présence dans un rapport de masses n assurant pas immédiatement une dispersion intime ne permet pas à toutes les molécules émulsionnantes du produit de venir au contact de l'eau avant que l'énergie cinétique de l'attraction hydrophile des molécules déjà venues à ce contact soit suffisante pour vaincre la cohésion moléculaire de l'huile support et amener sa dispersion en gouttelettes. I1 en résulte que des molécules émulsionnantes restent captées dans ces gouttelettes huile, sans pouvoir contribuer à la finesse de la dispersion et, par conséquent, sans aucune influence sur la stabilité de l'émulsion et sur la régularité de la répartition du produit d'ensimage sur la matière textile. Par ailleurs, si la balance hydrophile-lipophile de ltensimage est en parfait équilibre, cZest-à-dire si le produit d'ensimage a autant tendance à former des émulsions huile dans l'eau que des émulsions eau dans l'huile suivant la prépondérance pondérale de l'une ou l'autre phase, l'agitation mécanique est impuissante à éviter, dans la préparation des émulsions huile dans l'eau souhaitées pour le traitement des textiles, la formation de grumeaux d'émulsion eau dans huile fort gNnants. Enfin, l'agitation mécanique dans la dispersion de produits tensioactifs dans l'eau est génératrice de mousses, elles aussi fort gênantes dans l'application sur la matière textile. Le procédé et l'émulseur selon la présente invention éliminent radicalement ces inconvénients en réalisant l'injection du produit d'ensimage dans un flux dteau animé d'une grande vitesse, sous un forme lamellaire très mince augmentant considérablement la surface de contact immédiat des deux phases. Ainsi, à peu près toutes les molécules émulsionnantes du produit subissent les effets de l'attraction hydrophile en entraînant, par leur liaison lipophile, la mise en émulsion de l'huile qui les véhicule en une dispersion en gouttelettes d'autant plus fines que la résistance de masse de la cohésion moléculaire de cette huile est fortement atténuée par sa présentation au contact de l'eau sous une forme lamellaire en couches minces. Le procédé selon l'invention est remarquable en ce que le produit d'ensimage ou phase dispersée est injecté progressivement en couches lamellaires très minces au moyen de trompes à vide, dans un flux dteau ou phase dispersante animé d'une grande vitesse en circuit fermé, jusqu a mise en émulsion de la proportion souhaitée dudit produit. L'émulseur conçu pour la mise- en oeuvre de ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend une cuve à émulsion,une pompe attelée en charge sur ladite cuve et refoulant dans cette dernière par l'intermédiaire d'une tuyauterie de refoulement, des trompes à vide col lectées sur ladite tuyauterie de refoulement et un collecteur de vide ou diaspirat-ion débouchant dans l'étranglement desdites trompes- et relié à un réservoir du produit à mettre en émulsion. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront mieux de la description qui suit. Pour fixer l'objet de l'invention, sans cependant le limiter, dans les dessins annexés La figure 1 illustre un émulseur représenté par une vue de face à caractère schématique. La figure 2 est une vue en coupe, à plus grande échelle, suivant la ligne 2-2 de la figure 1. La figure 3 est une vue schématique illustrant un montage en parallèle ou en étage des trompes à vide. On se reporte auxdits dessins pour décrire un exemple de construc tion permettant la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention0 Cet émulseur comprend une cuve à émulsion 1 de capacité variable en fonction des besoins et susceptible d'etre réalisée entons matériaux convenables. Cette cuve est avantageusement équipée d'une jauge constituée, de manière connue -en-soi, par une portion de paroi verticale transparente dotée drune graduation et de repères correspondantso Une pompe, telle qu'une pompe centrifuge verticale 2, est attelée en charge, au moyen d'une tuyauterie 3, sur la cuve à émulsion 1 qui est, par exemple, portée par un bati 4o La pompe 2 refoule dans la cuve à émulsion 1 au moyen d'une tuyauterie de refoulement 5 débouchant dans ladite cuve, de préférence à proximité de son fond (tracé en traits interrompus de la figure 1). Sur la tuyauterie de refoulement 5, sont -collectées une pluralité de trompes à vide 6 (trois trompes dans l'exemple illustré)0 Ces trompes à vide sont disposées en série entre deux tronçons 5a 5b de la tuyauterie de refoulement obturés à leur extrémité libre. Un collecteur de vide 7 constitué par une tuyauterie est relié à chacune des trompes 6 au moyen de canalisations 8 débouchant dans l'étranglement ou col 6c desdites trompes. Les trompes à vide comportent, de manière connue, une partie convergente 6a et une partie divergente 6b séparée par ltétran- glement ou col- 6c et sont collectées, par leurs extrémités, aux tronçons 5a - 5b de la tuyauterie de refoulement 5. Les canalisations 8 débouchent, par exemple, chacune, dans une enceinte 9 entourant chaque trompe 6 dont lrétranglement ou col 6c comporte au moins un arifice 6d en communication avec ladite chambre. Le collecteur de vide est muni d'une canne d'aspiration 10 souple destinée à etre introduite dans. les fdts ou réservoirs 11 contenant le produit à mettre en émulsion. La tuyauterie de refoulement 5 et le collecteur de vide 7 sont équipés de tous moyens de commande et de controle de débit nécessaires tels que vannes, manomètres, etc.... L'émulseur selon l'invention fonctionne de la manière suivante, en considérant son application avantageuse à la préparation des émulsions aqueuses de produits d'ensimage. On introduit dans la cuve 1 la quantité d'eau ou phase dispersante requise. On met la pompe 2 en fonctionnement ce qui a pour effet de créer une veine liquide circulant à grande vitesse dans la tuyauterie de refoulement 5 et passant par les trompes à vide 67 Après ouverture de la vanne 7a équipant le collecteur de vide 7, les trompes 6 permettent une aspiration du produit d'ensimage contenu dans le fAt ou réservoir 11 lequel se trouve injecté par l'intermédiaire desdites.trompes dans la veine liquide animée d'une grande vitesse. Comme indiqué précédemment, l'introduction de la phase dispersée est réalisée progressivement sous une forme lamellaire en couches très minces, cgest-à-dire dans des conditions idéales pour l'obten- tion d'une émulsion fine, régulière et stable. Lorsque la jauge équipant la cuv-e 1 indique que la proportion souhaitée de produit a été mise en émulsion, on ferme la vanne 7a et on laisse fonctionner I'installation en circuit fermé pendant une à deux minutes pour parfaire l'homogénéisation. De nombreux avantages découlent du procédé et de l'appareil décrits ci-des-sus. On souligne notamment - la propreté d'utilisation due à l'absence de soutirage et de manipulation des produits - la rapidité d'exécution des émulsions (moins de 5 mn pour préparer 100 litres d'émul-sion à 25 % d'huile, selon le modèle à trois trompes illustré à titre d'exemple) - grande précision du dosage des phases - obtention d'émulsions sans mousse ni grumeaux, très homogènes, au maximum. de finesse découlant des propriétés intrinsèques des produits. Ltexemple décrit n'est, bien entendu, pas limitatif et l-'émulseur selon l'invention peut être doté de tout équipement complémentaire destiné à faciliter son emploi en fonction des nécessités dtappli- cation. Ainsi, une prise de dérivation 12 sur la tuyauterie de refoulement permet d'alimenter, à partir de la réserve d'émulsion et à l'aide d'une tuyauterie appropriée, un ou plusieurs points d'utilisation, même fort éloignés. L émulseur pourrait également comporter un nombre différent de trompes à vide par ailleurs susceptibles d'être disposées en-parallèle sur la tuyauterie de refoulement. On a représenté, schématiquement, à la figure 3, un exemple non limitatif de montage en parallèle ou en étage de deux groupes de trois trompes à vide 6. Les extrémités des trompes de l'un de ces étages sont collectées dlune part sur le tronçon 5a de la tuyauterie de refoulement 5 et d'autre part, sur une chambre collectrice intermédiaire Sc constituée, par exemple, par un tube obturé à ses extrémités et disposé parallèlement audit tronçon 5a. Le second étage de trompes relie ladite chambre collectrice intermédiaire et le tronçon parallèle inférieur 5b de la tuyauterie de re-foulement. Les trempes à vide 6 sont, de préférence, disposées verticalement comme dans l'exemple de réalisation décrit précédemment et illustré aux figures 1 et 2. Le collecteur de vide ou d'aspiration est composé de deux branches ou dérivations 7b - 7c reliées, chacune, à l'étranglement ou col des trompes de l'un des étages et dont ltune des extrémités aboutit, par exemple, à un collecteur sphérique commun 13. L'intérêt et les avantages du procédé et de l'émulseur selon la présente invention ressortent bien de la description et des dessins. Comme on le comprend aisément, les dispositifs décrits-permettent de préparer des émulsions multi composants et peuvent être réalisés avec des débits correspondant aux besoins. REVENDICATI0S 1. - Procédé pour l'obtention d'une émulsion et notamment d'une émulsion aqueuse de produit d'ensimage, caractérisé en ce que le produit ou phase dispersée est injecté progressivement en couches lamellaires très minces, au moyen d'une ou, de préférence, plusieurs trompes à vide, dans un flux d'eau ou phase dispersante animé d'une grande vitesse suivant un circuit fermé, jusqu' mise en émulsion de la proportion souhaitée dudit produit. 2. - Emulseur pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, comprenant une cuve à émulsion et un circuit fermé constitué par une tuyauterie de sortie reliant la cuve à une pompe refoulante et une tuyauterie de refoulement reliant ladite pompe à ladite cuve, caractérisé en ce qutune ou, de préférence, plusieurs trompes à vide sont collectées sur ladite tuyauterie de refoulement et en ce qu'un collecteur- de vide débouche dans ltétranglement desdites trompes, ledit collecteur de vide étant susceptible autre mis en communication avec un fit ou réservoir contenant le produit à mettre en émulsion, par exemple au moyen d'une canne d'aspiration. 3. - Emulseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les trompes à vide sont collectées en série sur la tuyauterie de refoulement. 4. - Emulseur selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les trompes à vide sont collectées entre deux tronçons de la eanalisation ou tuyauterie de refoulement. 5. - Emulseur selon la revendication 2, caractérisé, selon une réalisation en variante, en ce que les trompes à vide sont disposées en parallèle ou en étage sur la tuyauterie de refoulement. 6. - Emulseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les extrémités d'un groupe de trompes sont collectées d'une part sur un premier tronçon de la tuyauterie de refoulement et d'autre part sur une-chambre collectrice intermédiaire, tandis que les s. extrémités d'un autre groupe ou étage de trompes relient ladite chambre collectrice intermédiaire à un second tronçon de ladite tuyauterie ou à une autre chambre collectrice intermédiaire; le collecteur de vide comportant des branches ou dérivations dont chacune est en communication avec un groupe ou étage de trompes. 7. - Emulseur selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les trompes sont disposées perpendiculaire ment auxdits tronçons de la tuyauterie de refoulement sur lesquels elles sont collectées. 8. Emulseur selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les trompes sont disposéeszverticalement. 9. Emulseur selon ltune quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le collecteur de vide est relié aux trompes au moyen de canalisations débouchant dans l'étranglement ou col desdites trompes, ou dans une enceinte entourant ces dernières. 10. Emulseur selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que la tuyauterie de refoulement débouche dans la cuve à émulsion, à proximité du fond de ladite cuve.