Brevet FR2690084A1 — publié le 19931022

D F S C FLI P T I F ~ Les propriétés physiques et chimiques des épaississeurs de solvants en général et d'alcools ou hydrocarbures en particulier, est principalement d'associer la solubilité dans les solvants organiques et autres combustibles liquides, avec la thermo-plasticité et la tensio-activité, avec les propriétés d'épaississant, voire de stabilisant en solutions aqueuses ou toute autre forme de solution. Ceci étant caractéristique des polymères de cellulose, en particulier, dès lors qu'ils sont hydrosolubles. On aura compris qu'en étudiant l'ensemble de- l'état de la technique relative aux épaississeurs et, plus généralement, ici, d'alcools seuls ou combinés avec un ou plusieurs hydrocarbures, on aura choisi une famille d'éthers de cellulose, non limitativement, mais de préférence.Et, parmi ceux-ci, dans le spectre des dérivés de la cellulose et, en particulier, des éthers hydro-solubles, on préférera l'hydroxypropylcellulose, de préférence aux éthyl-, méthyl-, carboxyméthyl-, etc... cellulose, surtout si elles contiennent significativement du sodium, ennemi de la flamme colorée dans d'autres couleurs que le jaune. Citons comme possibles à utiliser, mais nonrecommandés, les produits de cellulose tirés de l'estérification, tels les nitrocelluloses. Qu'apporte d'innovant et donc de créatif la présente invention ? Parmi les types d'usages généralement reconnus de l'hydroxypropylcellulose que nous avons choisi et recommandons en exemple non-limitatif, on l'aura compris, il s'agit d'une application entièrement nouvelle, loin des aérosols, pharmacie, aliments, décapants, peintures, extrusions, impressions, moulages, mousses, revêtements ou polymérisations: il s'agit d'épaissir un alcool "à brûler" et, de plus, à brûler avec des flammes de couleurs produites par la combustion dudit, chargé d'ions colorants. Nous retiendrons la fonction "agent de suspension" de l'éther cellulosique, quand il s'agit de suspendre de façon homogène au niveau de la dispersion, les ions colorants non-solubles dans l'alcoolicombustible. Cette suspension étant rendue possible par l'épaississement. S'il s'agit de solution, nous ne retiendrons que l'effet "sécurité", anti-renversement, du produit obtenu. Cependant l'état de la technique indique des proportions d'hydroxypropylcellulose, allant de 2% à 10%, obligeant, en raison des phénomènes d'emprisonnement des cations colorants dans les quasi-gélules (ou éponges), génératrices de la viscosité, à un taux de sels ou d'éléments colorants métaux ou métalloïdes dont (et) bores, trop élevé, de l'ordre de 5% a 10%, généralement en volume. De ce fait, la combustion produit des vapeurs ou fumées pouvant contenir des nocivités (phosgènes) ou des résidus pouvant contenir des dépôts chlorydriques, acides ou autres, éventuellement dangereux ou susceptibles de le devenir par accumulation, tant pour la santé (inhalation, manipulations,...) que pour l'environnement (rejets, dépôts sauvages, canalisations,...). Ajoutons que la gélification dans les meilleures conditions possibles d'un alcool, ou de plusieurs en solution, auxquels on ajoute éventuellement (coloration des flammes) des cations "solution ou suspension", peut se faire en deux temps: 1) Gélification d'un alcool libre à la vente sans précautions réglementaires, par exemple l'éthanol. Celui-ci ne dissout pas certains supports de colorants comme, par exemple, l'hydroxyde de lithium On le gélifiera, par conséquent, seul entre 0,01% et 1,999%, ou en ajoutant à ce taux, le même taux ramené à la quantité d'un autre alcool ou hydrocarbure, qu'on veut introduire par la suite en mélange (donc à gélifier au même taux, bien sûr). 2) Gélification - ou non (voir ci-dessus, dernier paragraphe) - d'un autre alcool, indispensable pour: - soit décolorer la partie jaune de la flamme d'éthanol, d'hydrocarbure ou de co-solvant (hexanol, octanol anti-moustiques, par exemples, non-limitatifs), ou encore d'essences parfumantes (térébenthine, etc...). - soit servir de solvant possible à certains éléments colorants non-solubles dans le premier, ou dans d'autres liquides ajoutés (hydrocarbures, eau, co-solvants, essences diverses,...), par exemple l'hydroxyde de lithium soluble dans l'eau, à la rigueur dans le méthanol, mais non dans l'éthanol (ou très mal). Ce qui revient à dire qu'on aura le loisir de gélifier l'éthanol, puis d'y introduire - en gel ou non - un méthanol avec colorants, un hydrocarbure avec son co-solvant, de l'eau, par exemple nonlimitatif: Ce faisant, en introduisant dans un gel un autre gel ou un non-gel (liquide), ou l'inverse, on prendra en compte la répartition ou dispersion de préférence homogène de l'un ou des uns dans l'autre ou les autres, en solutions, suspensions, gels ou liquides encore non-gélifiés. Ou encoure, partiellement gélifiés ou encore dont le gel n'a pas encore atteint sa viscosité finale. Tout ceci en tenant compte, pour la gélification, de la polarité des solvants à gélifier. En tenant compte également, dans l'exemple illustrant le présent descriptif de la présente invention, de la valeur de gonflement qui est asymptotique à 0,334/0,335 en solution, au kilo, pour 1,999% à 300C (au prorata du pourcentage), en poids, pour l'épaississeur ici considéré, l'hydroxypropylcellulose. On aura soin de noter que, dans les solvants organiques, l'apport de chaleur accélère la dissolution. Dans le cas de colorants alcalins entrant en solution, cette chaleur est naturelle (calcium, strontium, lithium). Dans les colorants non-alcalins (antimoine, ...), il est préférable de chauffer. Sauf si l'on veut augmenter la viscosité du résultat, le chauffage des solvants (à épaissir), réduisant ladite viscosité. Dans le cas de systèmes hydro-organiques, la proportion de solvant organique sera déterminante quant à l'effet de l'élévation de la température sur la rapidité de dissolution de l'épaississeur éther cellulosique considéré. Si l'on veut obtenir une solution/combustible finale assez gélatineuse (par exemple à des fins de non-renversement accidentel, donc de sécurité d'emploi pour l'utilisateur), compte tenu du fait que les solutions ici considérées coulent bien et ne présentent que peu de thixotropie tout en étant pseudo-plastiques en raison des importantes vitesses de cisaillement (diminuant temporairement la viscosité) ; on obtiendra un changement de viscosité en procédant à une double gélification: 1) Une première pour obtenir un premier gel principalement constitué des solvants ne solutionnant pas (ou mal) certains des colorants ou autres corps (et liquides) non solubles dans le ou lesdits solvants: Exemple déjà cité de l'hydroxyde de lithium dans l'éthanol. 2) Une deuxième pour obtenir un deuxième gel qu'on peut considérer comme ultime, non-limitativement, qui re-gélifiera le tout après apport des éléments manquants quelle que soit leur forme physique ou chimique. Enfin, il faut tenir compte, dans les calculs de composants, qu'à cause de sa substitution hydroxypropylique, l'hydroxypropylcellulose est de nature plus lipophile que les autres dérivés, hydrosolubles, de la cellulose. Ce qui motive notre choix préférentiel dudit pour faire un gel combustible conteneur de cations colorant les flammes dudit, puisqu'il est compatible avec de nombreux agents cationiques (et même anioniques, nonioniques et amphotères). Muni de tous ces éléments, le préparateur de gel et c'est le sens principal de la présente invention - n'utilisera que 0,01% à 1,999% d'épaississeur, en une à deux fois (1 à 2 gélifications successives (et) ou complémentaires), en obtenant un gel restituant bien les cations colorants se vaporisant dans la flamme, par le biais de leur solvant (ou support de non-solubles), porteur desdits. Bonne restitution entrainant une moindre dose d'éléments colorants, donc un moindre coût, une moindre pollution et de moindre rejets non-souhaités, par rapport à l'état antérieur à la présente invention, de la technique connue. RVH:ND I CAT A TONS = 1) Gel d'alcools porteurs d'ions colorant les flammes desdits, caractérisé en ce que la polarité du liquide à gélifier facilite l'épaississement et qu'en choisissant dans les éthers de cellulose hydrosolubles nonioniques de préférence, on aura besoin de peu desdits, donc de peu d'éléments métaux, métalloïdes et bores pour colorer, donc on produira à meilleur coût un produit moins toxique et moins chargé de nuisances dans ses restes de combustions ou rejets. 2) Gélification en deux ou plusieurs fois selon la revendication n01, caractérisée en ce que les divers éléments à gélifier peuvent l'être séparément, ou faire l'objet d'un ajout liquide à un gel, ou l'inverse, pour former un tout gélifié, dont la composition maximale en éther cellulosique de préférence, sera comprise entre 0,01% et 1,999%, avec valeur de gonflement progressive exponentielle jusqu'à 0,334/1 Kg pour 1,9998. 3) Choix de l'hydroxypropylcellulose de préférence à tous les produits de l'étherification ou d'esterification de la cellulose, selon les revendications n01 & 2, caractérisé en ce qu'elle associe la solubilité dans les solvants organiques, la thermoplasticité et la tensioactivité avec les propriétés d'épaississant et de stabilisant en solution et qu'elle sert de liant et agent de suspension pour les colorants des flammes d'alcools: Enfin, qu'elle permet la dispersion homogène des solides et liquides, voire des gels, dans son volume entier. 4) Volume d'hydroxypropylcellulose selon les revendications n l, 2 & 3, caractérisé en ce qu'une viscosité en mPas à 250C constatée à l'aide d'un viscosimètre de Brookfield LVF, montre qu'un éthanol gélifié à moins de 2%, recevant une solution ou suspension de moins de 25% de méthanol + ions colorants + (éventuellement) un hydrocarbure et un cosolvant de 5 à 12, et(ou) une essence odorante et(ou) anti-moustiques, produira par turbinage un produit suffisamment gélifié pour être utilisable en toute sécurité. Ceci n'étant qu'un exemple non-limitatif pour produire un combustible à flammes de couleurs, sous forme de gel. 5) Volume d'hydroxypropylcellulose selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vitesse de dissolution change avec le moment où les ingrédients (surtout solubles) sont ajoutés. Ce qui est vrai également pour le pouvoir de production de chaleur des métaux alcalins, au moment de leur solution dans le solvant/alcool, qui joue sur la diminution de viscosité et l'augmentation de la vitesse de dissolution. En tenant compte de ces paramètres évolutifs, on constatera que, à une viscosité donné, correspond une libération à la combustion des cations colorants inversement proportionnelle avec le taux de viscosité. Donc peu de gélifiant veut dire peu de colorants pour le même résultat de flamme colorée. 6) Quantité de sels minéraux dissous voire en suspension/dispersion dans le gel selon les revendications n01, 2, 4 & 5, caractérisée en ce que si l'on fait appel à des quantités ou concentrations de sels (dissous ou dispersés) , on peut provoquer un précipité finement divisé, avec diminution de viscosité et trouble de l'ensemble combustible, surtout s'il y a présence d'eau. Soit immédiatement. Soit à terme. De ce fait, en gélifiant à moins de 2% en volume par rapport au tout, il faut moins de sels (ou autres éléments cationiques colorants), donc le risque de précipité est éloigné.Parfois, il sera préférable de gélifier en partie, sans colorants, puis de les introduire en gel ou solution ou suspension dans un autre alcool (ou le même), , par exemple: Ethanol puis méthanol ou l'inverse, ou encore éthanol et éthanol, ou encore méthanol et méthanol, alcools C3, C4, C5, etc..., pendant le cours de la gélification ou celle-ci terminée. Les autres produits étant alors de préférence, ajoutés en fin de processus, par turbinage. 7) Hydrolise et oxydation du gel fini, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'il est préférable de tamponner les solutions à un pH de 6 à 8, puis de les maintenir à une température la plus basse pour réduire l'hydrolise acide: Une rupture de chaîne donc une perte de viscosité, due à la dégradation oxidante alcaline peut venir d'oxygène non-dissous et d'agents oxydants (les colorants) . Au stockage, il est recommandé d'utiliser des anti-oxydants (l'antimoine pour la flamme blanche est un exemple, les hydroxydes de lithium et strontium également, de danger), en fonction des constituants colorants du gel: La formaldéhyde, le phénol, l'acide thiodipropionique sont des exemples de conservateurs recommandés. On y ajoutera l'acide ascorbique et les parahydroxybenzoates de méthyle et de propyle. 8) Ajout éventuel d'hydrocarbures avec leur cosolvant alcool supérieur dans le gel selon les revendications n l, 3 & 4, caractérisé en ce que les hydrocarbures en général et les essences de parfums ne sont pas des solvants des éthers cellulosiques. Cependant des quantités peu importantes de ces non-solvants peuvent être tolérées si l'éther cellulosique est d'abord dissout dans un solvant missible avec lesdits nonsolvants: Un système alcool/pétrole/essence(s) est possible dans ce cas.