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Perfectionnements à la production de pellicules de matière alaingique.
Cette invention concerne des perfectionnements à la production de pellicules en matière alginique. Le brevet anglais ' n .415.042 décrit un procédé pour la fabrication de pellicules transparentes en matière alginique consistant à répandre une solution aqueuse d'un alginate sur une surface polie, à la lais- ser sécher, à l'enlever de la surface et à la tanner dans un bain de chlorure de calcium. Ce procédé exige de nombreuses pré- cautions pour' surmonter les difficultés que rencontre la pro-
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duction .de pellicules transparentes claires.
On a trouvé meintq- nant qu'un procédé plus simple peut être appliqué à condition que l'alginate soluble. soit utilisé dans un état où la matière alginique offre une grande viscosité qui est de toute probabi- lité due à une structure moléculaire polymérisée dans laquelle les molécules s'établissent en longues chaînes. La présente invention a donc pour objet un procédé pour la fabrication de pellicules ou'de feuilles transparentes de matière alginique @ -...
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utilisant la matière alginique à chaîne relativement longue ci- dessus mentionnée dont on dispose actuellement mais qui n'était pas connue à la date du brevet précité.
Cette matière à longue chaîne est actuellement dans le commerce sous le nom de "Menaucol" et peut aussi être obtenue sous forme d'une poudre sèche d'alginate de calcium qui ressemble cuelque peu à de la pâte de bois.
Des recherches approfondies ont montre nue les algi- nates sont des corps présentant des chaînes moléculaires qui peuvent atteindre de grandes longueurs, comparables à celles des molécules de cellulose, et que ces corps peuvent être considères comme des prototypes de la cellulose en ce qu'ils sont d'une nature plus simple et susceptible d'un réglage plus précis au point de vue des dimensions moléculaires. Toutefois, les'alginates alcalins et,quelques autres sont solubles dans l'eau. La viscosité d'une solution aqueuse d'un alginate est dans un rapport déterminé avec la longueur des chaînes molé- culaires de l'alginate dont elle est composée.
Ainsi, les di- mensions moléculaires d'une solution d'alginate peuvent être définies en fonction de sa viscosité. Par exemple, une solu- tion d'alginate, obtenue au moyen d'un alginate tel qu'à une concentration de 1% il peut donner une solution présentant une viscosité de dix centipoises ou davantage à 15 C, possède des dimensions toléculaires moyennes correspondpntes déterminées.
On a trouva que 1'alginate qui possède des molécules de cette grosseur ou plus grandes peut être coagula directement pour forcer une pellicule transparente dans un bain coagulant tel que le chlorure de calcium, en évitant ainsi la nécessité de l'épandage, du séchage et du raclage ainsi que toutes les précautions afférentes à ces opérations. Dans cette des- cription, la viscosité étalon d'un.alginate est définie comme étant la viscosité d'une solution aqueuse d'une concentration de 1% à 15 C. Ainsi.l'expression "un alginate de viscosité
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étalon 50 centipoises" signifie un alginate qui dans une solu- tion aqueuse de 1% de concentration à 15 C donne une viscosité exprimée par 50 centipoises.
La présente invention consiste donc en un procédé pour la production de pellicules transparentes au moyen d'une solution d'un alginate soluble, caractérisé en ce qu'on emploie comme alginate une matière présentant une viscosité étalon telle qu'elle est définie ci-dessus dans une solution de con- centration appropriée,..qu'on refoule cette solution à travers une fente sous forme d'une pellicule et qu'on la coagule direc- tement dans un bain de chlorure de calcium ou d'un précipitant équivalent contenant des ions calcium.
La concentration préférée de la solution est appro- ximativement de 7% d'alginate de sodium.
On décrira ci-dessous à titre d'exemple un mode d'exécution pratique du procédé.
On immerge dans de l'acide chlorhydrique de l'alginate de calcium qu'on obtient dans le commerce sous forme de poudre, dont les'molécules ont des dimensions telles que dans une so- lution aqueuse à 1% comme l'alginate de sodium, il présente une viscosité de 250 centipoises. Ainsi la matière est trans- formée en acide alginique et il se forme du chlorure de cal- cium. On lave la masse dans de l'eau distillée qui entraîne tout chlorure de calcium et laisse l'acide alginique en suspen- sion. On maintient l'acide alginique en suspension dans une quantité appropriée d'eau et on le traite par son équvalent chimique de carbonate de sodium de manière à le transformer en alginate de sodium soluble qui forme une solution dans l'eau.
On peut le faire soit en introduisant du carbonate de sodium sec sous forme de fine poudre qu'on verse peu à peu dans la suspension, ou.bien, si la quantité d'eau formant la suspension initiale est suffisamment limitée on peut introduire le car- bonate de sodium à l'état de solution. La quantité de carbo-
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nate de sodium ne doit pas atteindre un excès notable et, de temps en temps, lorsqu'on introduit le carbonate de sodium, on vérifie le pH de la solution. L'addition de carbonate de sodium est tersinée lorsque la solution devient neutre. De cette manière on obtient une solution à 7% d'lginate de sodium oui se présente comme un liouide visqueux épais.
On introduit la solution d'alginate de sodium dans une machine du genre ordinairement employé pour fabriquer des pellicules cellulosiques et on la refoule à travers une fente dans un bain de chlorure de calcium ayant de préférence une concentration double de la normale (environ 10% de CaC12 en poids de la solution) qui la coagule immédiatement en une pellicule d'alginate de calcium insoluble. On fait sortir la pellicule du bain.coagulant, on la lave et on la fait passer à travers un bain de glycérol de concentration convenable pour lui permettre de conserver une élasticité permanente dans l'atmosphère, puis on la sèche. La concentration du bain varie donc suivant les conditions atmosphériaues dans lesouelles la pellicule doit être employée. Un bain de glycérol à 3% de con- centration peut être employé dans les conditions moyennes.
Il est bien entendu que quoi qu'on ait mentionné une solution à 7% d'alginate de sodium et bien qu'on ait précisé oue la matière n'a pas une viscosité inférieure à dix centi- poises dans une solution à 1% à 15 C,on peut employer une ma- tière présentant une viscosité plus grande, et d'autres concen- trations de la solution dans l'appareil à refouler. En réalité, les meilleurs résultats sont obtenus si la viscosité n'est pas inférieure à cinquante centipoises dans une solution à 1% à 15 C et la nature de la matière est de préférence telle qu'elle donne une viscosité de deux cents centipoises dans une solution à 1%. La viscosité est indiquée en fonction d'une solution à 1% car on obtient ainsi un Etalon approprié.
On comprendra que la viscosité réelle des solutions à 7% (c'est- @
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à-dire plus épaisses).réellement employées est beaucoup plus élevée.
Le dessin annexé est un schéma de circulation montrant l'ordre de succession des différentes phases du procédé. L'algi- nate de calcium en poudre et l'acide chlorhydrique sont amenés ensemble .dans un bassin de conversion 11. L'acide alginique . résultant de la transformation en 11 est envoyé dans un bassin de lavage 12 et de là dans un bassin de traitement au carbonate de sodium 13 où il est traité par une solution de carbonate de sodium, comme c'est décrit ci-dessus. La solution d'alginate de sodium visqueuse épaisse aui en résulte est envoy4e dans un récipient d'emmagasinage 14, où on la laisse reposer de ma- nière que les bulles d'air puissent être éliminées. Si on le désire on peut créer une raréfaction de l'air dans ce récipient.
De là, la matière est conduite dans une trémie 15 d'une machi- ne à former les pellicules et de cette trémie elle est refoulée de haut en bas à travers une rainure, sous forme d'vne pelli- cule, dans un bac 16 contenant une solution de chlorure de calcium qui reconvertit l'alginate en alginate de calcium et coagule ainsi la pellicule. La pellicule coagulée passe sur un ruban sans fin 17 (supporté par des rouleaux 18), oui l'entraîne à travers le bain de chlorure de calcium et la pellicule est alors envoyée dans un bassin de lavage 19 et un bassin de plastifiant 20, ce dernier contenant une solution de glycérol comme décrit ci-dessus.
Finalement, la matière passe entre des rouleaux de caoutchouc 21 pour se rendre sur un tambour de séchage 22 d'où elle est bobinée comme c'est représentéfen 23. Les pro- portions et la vitesse de la machine peuvent être sensiblement les mêmes que celles qui sont adoptées dans la fabrication des pellicules de cellulose au moyen de solutions de viscose.
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Improvements in the production of alaingic material films.
This invention relates to improvements in the production of films of alginic material. British Patent No. 415,042 describes a process for the manufacture of transparent films of alginic material comprising spreading an aqueous solution of an alginate on a polished surface, allowing it to dry, removing it from the surface and then coating it. tan it in a calcium chloride bath. This process requires many precautions to overcome the difficulties encountered in the production.
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production of clear transparent films.
It has been found that a simpler method can be applied provided that the soluble alginate. is used in a state where the alginic material offers a high viscosity which is in all probability due to a polymerized molecular structure in which the molecules establish themselves in long chains. The present invention therefore relates to a process for the manufacture of films or transparent sheets of alginic material @ -...
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using the above-mentioned relatively long chain alginic material currently available but not known at the date of the aforementioned patent.
This long chain material is currently on the market under the name "Menaucol" and can also be obtained as a dry powder of calcium alginate which somewhat resembles wood pulp.
Extensive research has shown that alginates are bodies with molecular chains which can reach great lengths, comparable to those of cellulose molecules, and that these bodies can be considered as prototypes of cellulose in that they are of a simpler nature and susceptible of more precise adjustment from the point of view of molecular dimensions. However, alkali alginates and a few others are soluble in water. The viscosity of an aqueous solution of an alginate is in a determined relationship with the length of the molecular chains of the alginate of which it is composed.
Thus, the molecular dimensions of an alginate solution can be defined as a function of its viscosity. For example, an alginate solution, obtained by means of an alginate such at a concentration of 1% it can give a solution having a viscosity of ten centipoise or more at 15 ° C., has corresponding average tolecular dimensions. determined.
It has been found that alginate which has molecules of this size or larger can be coagulated directly to force a transparent film in a coagulating bath such as calcium chloride, thus avoiding the need for spreading, drying and scraping as well as all the precautions relating to these operations. In this description, the standard viscosity of an alginate is defined as being the viscosity of an aqueous solution of a concentration of 1% at 15 ° C. Thus, the expression "an alginate of viscosity
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50 centipoise standard "means an alginate which in an aqueous solution of 1% concentration at 15 ° C. gives a viscosity expressed per 50 centipoise.
The present invention therefore consists of a process for the production of transparent films by means of a solution of a soluble alginate, characterized in that a material having a standard viscosity as defined above is used as alginate. in a solution of suitable concentration, .. this solution is forced through a slit in the form of a film and coagulated directly in a bath of calcium chloride or an equivalent precipitant containing calcium ions.
The preferred concentration of the solution is approximately 7% sodium alginate.
A practical embodiment of the method will be described below by way of example.
Calcium alginate is immersed in hydrochloric acid, which is obtained commercially in powder form, the molecules of which have such dimensions as in a 1% aqueous solution such as sodium alginate. , it has a viscosity of 250 centipoise. Thus the matter is transformed into alginic acid and calcium chloride is formed. The mass is washed in distilled water which entrains any calcium chloride and leaves the alginic acid in suspension. Alginic acid is kept suspended in a suitable amount of water and treated with its chemical equivalent of sodium carbonate so as to convert it into soluble sodium alginate which forms a solution in water.
This can be done either by introducing dry sodium carbonate in the form of a fine powder which is gradually poured into the suspension, or. Well, if the quantity of water forming the initial suspension is sufficiently limited, the carbonate can be introduced. - sodium bonate in the form of solution. The amount of carbon
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The sodium carbonate should not reach a noticeable excess and, from time to time, when the sodium carbonate is introduced, the pH of the solution is checked. The addition of sodium carbonate is tersinated when the solution becomes neutral. In this way a 7% solution of sodium lginate is obtained, which is in the form of a thick viscous liquid.
The sodium alginate solution is introduced into a machine of the type ordinarily employed for making cellulose films and forced through a slit into a calcium chloride bath preferably having a concentration twice the normal (about 10% of CaCl2 by weight of the solution) which immediately coagulates it into a film of insoluble calcium alginate. The film is taken out of the coagulant bath, washed, and passed through a glycerol bath of suitable concentration to enable it to maintain permanent elasticity in the atmosphere, and then dried. The concentration of the bath therefore varies according to the atmospheric conditions in which the film is to be used. A 3% concentration glycerol bath can be used under average conditions.
It is understood that whatever has been mentioned of a 7% solution of sodium alginate and although it has been specified that the material does not have a viscosity of less than ten centipoise in a 1% solution at 15 C, material having a higher viscosity and other concentrations of the solution in the discharge apparatus can be employed. In reality, the best results are obtained if the viscosity is not less than fifty centipoise in a 1% solution at 15 ° C. and the nature of the material is preferably such as to give a viscosity of two hundred centipoise in a. 1% solution. The viscosity is indicated as a function of a 1% solution because this gives an appropriate standard.
It will be understood that the actual viscosity of the solutions at 7% (that is- @
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that is, thicker). actually used is much higher.
The attached drawing is a flow diagram showing the order of succession of the different phases of the process. The powdered calcium alginate and hydrochloric acid are brought together in a conversion tank 11. The alginic acid. resulting from the transformation into 11 is sent to a washing basin 12 and from there to a sodium carbonate treatment basin 13 where it is treated with a sodium carbonate solution, as described above. The resulting thick viscous sodium alginate solution is sent to a storage vessel 14, where it is allowed to stand so that the air bubbles can be removed. If desired we can create a rarefaction of air in this container.
From there the material is led into a hopper 15 of a film forming machine and from this hopper it is forced up and down through a groove, in the form of a film, into a tub 16. containing a solution of calcium chloride which converts the alginate back to calcium alginate and thus coagulates the film. The coagulated film passes over an endless ribbon 17 (supported by rollers 18), yes drives it through the calcium chloride bath and the film is then sent to a washing basin 19 and a plasticizer basin 20, this the latter containing a glycerol solution as described above.
Finally, the material passes between rubber rollers 21 on to a drying drum 22 from where it is wound as shown in 23. The proportions and speed of the machine can be substantially the same as those. which are adopted in the manufacture of cellulose films by means of viscose solutions.