DE2045222C3

DE2045222C3 - Verfahren zur Herstellung von Zelluloseazetatfilmen und -blöcken

Info

Publication number: DE2045222C3
Application number: DE19702045222
Authority: DE
Inventors: Giovan Battista Milano Del Campo
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-04-28
Filing date: 1970-09-12
Publication date: 1981-05-14
Also published as: ES383851A1; DE2045222B2; GB1331580A; DE2045222A1; GB1325565A; FR2061077A5

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfuhren /in li'rstcllung von Zelluloscazelatfilmen und -blocken, insbesondere für die schnelle analytische Vorbercituntis-I icktrophorese und für die Iniiuunisierungstcchnik.

Die /im /,eil im Handel zu erhaltenden Zellulosea/etatfilme in Form von dünnen, mikroporösen und trockenen Filmen weisen Poren mit einem Durchmesser von 5 μηι auf und damit Poren mit einer viel größeren Molekularstruktur als die Substanzen, die durch Elektrophorese zu analysieren sind. Diese Filme können auch mit einer Stärke zwischen 150 und 200 μίτι hergestellt werden, wobei sie dann nur bei einer elektrophore tische η Analyse begrenzt verwendbar sind. Wenngleich diese Filme ein weites Anwendungsgebiet haben und unter gewissen Gesichtspunkten auch entsprechende Vorteile aufweisen, sind damit andererseits nicht zu übersehende Nachteile verbunden, die nachfolgend kurz aufgezählt sind:

1. Bei einer Wasserbadimmersion wird Luft in den Poren gespeichert.

2. Hei einer Berührung mit Luft verlieren die Filme bei einer Temperatur von 20° C in etwa 20 Minuten den gesamten Imprägnierungs-Wassergehalt. Weiterhin ergibt sich nach wenigen Augenblicken der Berührung mit Luft ein so großer Wasserverlust, daß weiße Flecken entstehen. Die praktische Verwendung solcher Filme erfordert jedoch eine große Fähigkeit zur Speicherung von Wasser.

3. Abhängig von dem A/etylierungsgrad des Ausgangsmaterial haben die Filme eine unterschiedliche Löslichkeit in Lösungen. Gefordert wird eine leichte Löslichkeil in mit Wasser verträglichen I öscmitteln, wie Azeton, und ein schneller Angriff der zur Transparenzhildung dienenden Lösungsmittel, wie Essigsäure.

4. Die verhältnismäßig begrenzte Stärke der /.. Zt. im Handel erhältlichen Filme gestattet keine Analyse zureichender Oiiantitälcn von Filmniustcrn, während eine unbegrenzte Verwendung der Elektrophorese die Analyse von Flüssigkeiten mit geringer Konzentration der Prüibestandteile in großen Mengen erfordert.

5. Die verhältnismäßig großen Dimensionen tier Poren tier /.. Zt. im Handel erhältlichen Filme begünstigt die elcktrophore'ische Trennung kaum, denn die Bestandteile neigen zur Streuung, was während del I )auer der Elektrophorese sogar zu einer Überlappung und einem Vermischen der Bestandteile führt. Weiterhin kann es während der uach-phoretischen Behandlung zu einem Suhstanzverlust durch Austritt durch die Poren kommen.

(). Die z. Zt. im Handel erhältlichen Hirne sind in trockenem Zustand äußerst schwach.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches die Herstellung von Zelliilosematcrial in l-orm von Filmen oder Blöcken gestattet, das solche Nachteile möglichst vollständig ausschließt. Dabei ist im Kahmen dieser Aufgabe die Schaffung eines Verfahrens bezweckt, dessen einfache Durchführung nicht die Verwendung besonders komplizierter Apparate mit einer entsprechenden Begrenzung der Tagesproduktion erfordert und vielmehr selbst von Personal ohne Spezialausbildung leicht und mühelos überwacht werden kann

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Zelluloseazetatfilmen und -blöcken, insbesondere für die schnelle analytische Vorlv.'reituiigs-Fllektrophotese und für die lm:nunisieiungstechnik gelöst, das daduich gekennzeichnet ist, daß eine Aiisgangsladiing von Zelluloseazetat mit vorbestimmten! Azetylierungsgrad in einer Mischung aus wenigstens einem Lösemittel für das Zelluloseazetat und wenigstens einem Nieht'ösungsmittel für das ZeI-

luloseazetat gegebenenfalls unter Hinzufügung von einer kleinen Menge Formamid, völlig aufgelöst wird, wobei das Lösungs- und das Nichtlösungsmittel mit Wasser verträglich sind, daß die dabei erhaltene Schwellmasse in Filmform mit vorgewählter Stärke ausgestreckt und gegebenenfalls in einer mit Dampf des Nichtslösungsmittels und Wasserdampf gesättigten Atmosphäre, oder gegebenenfalls einer Niedruckatmosphäre verweilen gelassen wird, daß in dem Film das Lösungs- und das Nichtlösungsmittel durch Wasser zwecks Herstellung eines Endproduktes, bestehend aus einem wäßrigen Zelluloseazctatgel, ersetzt, und daß dieses Gel im Feuchtzustand geschnitten und verpackt wird.

Weitere Merkmale und Vorteile des erfiudungsgemäßen Verfahrens sind deutlicher der folgenden Einzelbeschreibung von einigen vorzugsweisen, jeuoch nicht ausschließlichen Ausführungsbeispielen zu entnehmen.

Beispiel 1
Heißverfahren

K)Og Zelluloseazetat mit 56% Essigsäure und durchschnittlicher Viskosität wurden in 3S0 cm' Di-Azetonalkohol bei HO-¹JO⁰ C gelöst, bis eine /ähe transparente Paste erhalten wurde Während dieser ArlK'itsphase wurde die Masse konstant gerührt, um eine unerwünschte Klümpchenbildung zu vermeiden. Dann kühlte man die Masse bei 60" C ab und fügte unter ständigem Rühren mehrmals eine Warmmischungaus 500 cm' Methanol und 50 cm¹ Di-Azetonalkohol zu. Die Masse wurde weiter '>ei einer Temperatur von W)" C eine gewisse Zeil gerührt, dann filtriert und in einen anderen Behälter bei W)" C überführt. Dann pumpte man die Masse bei konstanter Durehgangsmenge in ein Schichtgerät mil einem Schichtbehältcr um, dessen Temperatur bei W)" (' lag und der eine regelbare Öffnung aufwies, durch die die gewünschte Stärke der Schicht bestimmt werden konnte. Das Gleichbleiben des Massenniveaus im Inneren des Schicht- oder Filmstreckbchälters wurde durch die konstante Pumpenfördermenge geregelt. Der Behälter war oberhalb eines Förderbandes angeordnet, ilessen laufgeschwindigkeit konstant war und aut dem sich die Materiaischicht in einer durch die Kgelbare Öffnung des Behälters bestimmten Stärke niederschlug. Das Förderband lief in einem mit Methanol- und Wasserdämpfen gesättigten Tunnel, dessen Temperatur durch einen Thermostaten auf nicht mehr als 211 C geregelt war. Auf Grund der Bandgeschwindigkeit blieb das darauf abgesetzte Material etwa 30 Minuten im Tunnel. Beim Verlassen des Tunnels wurde der Film in Wasser getaucht, wobei Methanol und Di-Azetonalkohol, die die Filminasse imprägnierten, durch das Wasser ersetzt wurden. Das Material wurde schließlich in Streifen oder Blätter geschnitten.

Das Lirzeugnis hatte einen hohen Gelatinegrad, war durchscheinend und bes;>3 eine außergewöhnliche Fähigkeit der Wasserspeicherung bei Berührung mit Luft. Ein Rechteck von 57 X 140 mm und einer Stärke von 250 μιη wog im Feuchtzustand 2300 mg. Nach 20 Minuten an der Luft bei 20° C erfolgte ein Verlust ties Imprägnier-Wassergehaltes und ein Absinken des Gewichts bis auf 1700 mg. Es konnte jedoch festgestellt werden daß das Material die ursprünglichen Dimensionen ohne Auftreten von weißen Flecken beibehielt. Nach IO Stunden an der Luft sank das Gewicht des Rechtecks auf 400 mg und zeigte nach einem Verlust von 1300 mg Gelatinewasser eine bis zu 50%ige Verminderung von Dimension und Stärke sowie weiße kristallartige Runzelerschei-

"· nungen.

Zum Vergleich wurde ein Rechteck gleicher Dimension (57 x 140 mm) aus handelsüblichem trockenem mikroporösem Zelluloseazetat mit einer Stärke von 200 μιη benutzt. Dieses Rechteck wog 350 mg

in vor der Imprägnierung mit Wasser, während sein Gewicht nach der Imprägnierung 1000 mg betrug. Nach einigen Minuten an der Luft bei 20° C begann ein Austrocknungsvorgang des Rechtecks, welches nach einer halben Stunde praktisch den gesamten Imprä-■ gnier-Wassergehalt verlor. Sein Gewicht sank von ursprünglich 1000 mg auf 380 mg. Ohne einen ursprünglichen Wassergehalt zu haben, kehrt diese Art des Zelluloseazetats praktisch nach einer halben Stunde zu seinem ursprünglichen Trockenheitszu-

·» stand zurück, ohne dabei seine Dimension und Form einzubüßen.

Beispiel 2 Man verfuhr wie im Beispiel I, jedoch mit der Ai;s-

■ nähme, daß das Material bei Austritt aus dem FiImstreckbehälter bei 60° C zwischen zwei durch einen Gunimirahmcn in gewünschter Stärke getrennte Glasplatten eingegossen wurde. Nach entsprechender und allmählicher Abkühlung erhielt man einen GeIa-

;" tineblock von Zelluloseazetat. Auch diese Blöcke wurden mit Wasser zum Ersatz von Methanol und Di-Azetonalkohol durch Wasser behandelt. Die Beh.indlung fand in nachfolgenden Bädern statt.

Beispiel 3 Kaltverfahren

100 g Zellulosjazetat mit 56% Essigsäure winden unter Rühren in einer Mischung aus 300 cm' Azeton und 200 cm'Äihylenglycoläthcrineiner Nacht gelöst.

im In die Mischung träufelte man bei ständigem Rühren eine Zusatzmischung von 100 cm' Azeton und 500 cm' Athylenglycoläther und achtete darauf, daß sich keine Kliimpch.cn bildeten Während die Mischung einige Stunden gerührt wurde, fügte man

ι, kleine Mengen von Formamid mit einem Gewicht von vorzugsweise 3 bis 10% im Vergleich zur Mischling bei. Nach Beendigung des Rührvorgangs wurde fil triert und die Masse in Form eines Films in gewünschter Stärke aufgetragen. Dieser Film wurde etwa

,,, 30 Minuten einer Niedruekatmosphäre zur Beschleunigung der Azetonverdunstung ausgesetzt und dann in Wasser getaucht, um den Rest des Azetons und des Athylenglvcols zu ersetzen. Darauf wurde das Material im feuchten Zustand geschnitten und aufhe-

,, reitet. Mit diesem Verfahren erhielt man ein Pn-.iukt, dessen Gelatinegrad durch die Zusatzmeiige von Formamid bestimmt und durchscheinend war und das entschieden weiß aussah. Im letzteren Fall begann der Austrocknungsvorgang nach 10 Minuten an der Luft,

,,ι, und die Dimensionen verminderten sich im Vergleich zu den ursprünglichen Dimensionen nach einigen Stunden um etwa 10%.. Mit der Durchführung dieser Verfahren stell.e man fest, daß die verwendeten Nichtlösungsmittel des Zelluloseazetats, nämlich Methanol und Äthylenglycol, die Eigenschaft von Ko;; ' »!!mitteln der Poren und der Molekularstruktur de>I .iidproduktes haben, d. h. sie verleihen dem Produkt eine einförmige Struktur im Gegensatz zu anderen

Nichtslösungsmitteln, wie ζ. B. Äthylalkohol, die man an ihrer Stelle verwenden könnte. Der Äthylalkohol führt zur Bildung einer nicht gleichförmigen Molekülrichtung und Struktur des Endproduktes.

Die Produkte, die man durch das Verfahren gemäß dieser Beispiele erhält, ob in Form von Zelluloseazetatfilmen oder Blöcken im Feuchtzustand, bieten folgende Vorteile:

1. Der feuchte Film weist kein Problem der Imprägnierung beim Eintauchen in das Flüssigkeitsbad auf.

2. Bei Berührung mit der Luft trocknen die feuchten Filme nicht so leicht aus, da das Gelatine-Zelluloseazetat eine bemerkenswerte Kapazität zur Wasserspeicherung besitzt. Dieser Umstand gestattet nicht nur ein umfassenderes Gebiet der elektrophoretischen Anwendungen, sondern ermöglicht es auch, in der Technik der Immunisicrungsverbreitung anderer Gelatinestoffe, wie Agargel, durch das nach diesem Verfahren gelatinisierte Zelluloseazetat zu ersetzen.

3. Die Filme sind in den Lösemitteln von ZeIIulose-Diazetat leicht löslich und werden z. B. nach einem Bad in einer Essigsäurelösung schnell durchsichtig. Man kann sie ebenso in halbdurchsichtigem Zustand herstellen, ohne ein Sonderverfahren zur Erzeugung der Transparenz anwenden zu müssen.

4. Da die durch das Verfahren erzeugten Filme in einer großen Stärke hergestellt werden können, kann man eine Analyse von nur wenig konzentrierten Mustern durchführen, ohne die Elektrophorese auf stark konzentrierte Muster beschränken zu müssen. Daher ist es möglich, das feuchte Zelluloseazetat bei der Vorbereitungselektrophorese anzuwenden.

5. Die begrenzte Forosität vermeidet ein Vergießen der Prüfsubstanz während der Elektrophorese und den Verlust der Bestandteile während der nach-phoretischen Behandlung.

6. Das Problem der Zerbrechlichkeit tritt nicht auf, da die Gelatinefilme um 360° ohne Bruch gebogen werden können.

Die durch das Verfahren erhältlichen Produkte kann man vorteilhaft auf folgende Art verpacken und in den Handel bringen:

A) Gelatinisierter Zelluloseazetatfilm, durchscheinend (hoher Gelatinegrad), Stärke 250 um, in Streifen geschnitten, verpackt in feuchtem Zustand in Glasdosen in Wasser mit Anti-Schimmelmittel oder in Wasser und Methanol.

B) Gelatinisierter weißer Zelluloseazetatfilm, undurchscheinend (mittlerer Gelatincgrad), Stärke 300 um, in Streifen- oder Blattschnitt, verpackt in geschweißten Plastikhülsen in Wasser und Anti-Schimmelmittel oder in Wasser und Methanol; Merkzeichen auf den Streifen zum Hinweis auf die Oberflächen (z. B. abgestumpfter Winkel rechts unten).

C) Gelatinisierte Zcllulosea/.ctatblöcke, schauiiiartig weiß, Stärke 5 mm, rechteckig geschnitten in einer Größe von z.B. ft X 17 cm, verpackt in feuchtem Zustand in Plastikhülse in Wasser und Methanol.

D) Weißer gelatinierter Zelluloscazetatfilm, Starke 220 bis 240 (im. in Streifen geschnitten in einer Größe von /. B. 5 x 23 cm, verpackt in feuchtem Zustand.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Zelluloseazeiatfilmen und -blöcken, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgangsladung von Zelluloseazetat mit vorbestimmtem Azetylierungsgrad in einer Mischung aus wenigstens einem Lösemittel für das Zelluloseazetat und wenigstens einem Nichtlösungsmittel für das Zelluloseazetat, gegebenenfalls unter Hinzufügung von einer kleinen Menge Formamid, völlig aufgelöst wird, wobei das Lösungs- und das Nichtlösungsmittel mit Wasser verträglich sind, daß die dabei erhaltene Schwellmasse in Filmform mit vorgewählter Stärke ausgestreckt und gegebenenfalls in einer mit Dampf des Nichtlösungsmittels und Wasserdampf gesättigten Atmosphäre oder gegebenenfalls einer Niederdruckatmosphäre verweilen gelassen wird, daß in dem Film das Lösungs- und das Nichtlösungsmittel durch Wasser zwecks Herstellung eines Endproduktes, bestehend aus einem wäßrigen ZcIIuloseazetatgcl, ersetzt und daß dieses Gel im Feuchtzustand geschnitten und verpackt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsladung in der Losuiigsmittelmischung bei einer Temperatur /wischen 80 und ⁽'O" C gelöst wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsladung in Di-Azetonalkohol bei Temperaturen zwischen XO und W)° C gelöst wird, daß die Mischung auf 70 ' C" unter Rühren und Zusatz einer Mischung aus Methanol und L)i-Azetonalkohol abgekühlt, die erhaltene Mischung filtrier! und in Filmform mit vorgewählter Stärke auf eiiier Halterung ausgestreckt wird, clic in einer Atmosphäre von gesättigtem Methanol- und Wasserdampf gelagert wird, wobei diese Atmosphäre thermostatisch auf eine nicht höher als 20 bis 25 C liegende Temperatur geregelt ist, und daß schließlich der Di-Azetonalkohol und das Methanol durch Wasser wählend aufeinanderfolgender Hinlauchungen des behandelten Materials in wäßrigen Hadern ei setzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsnuucrial kalt in einer wäßrigen Azeton- und Athslenglyeoläthcrlösimg gelost und daß nachträglich der Mischung Formamid in einer Menge zwiselu 11 ⁽ bis I > >' < ties Gewichtes der Mischung /ugliig: wird.

^s. Verfahren nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß in der Niedeulruckalniosphäre wcik ι hin eine lillnerslule und cine Anpassungsst nt c der vorher bcha mlcltcn Mischung erfolgt .um die Verdunstung des Λ/c''-ns und darauf den Ersat/ der verwendeten Ie .;igs- und Nichtlösungsmittel (.lurch Wasser ,·,. .-!reichen.