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PERFECTIONNEMENTS A LA FABRICATION.DE.PRODUITS EN POUDRE COMPRENANT
DE LA CARBOXYMETHYL CELLULOSE DE SODIUM.
La présente invention concerne la production de carboxyméthyl cel- luloses de sodium solubles dans 1-'eau., sous forme de poudre.
Elle a pour but de produire de la carboxyméthyl cellulose de so- dium en poudre soluble dans l'eau à partir d'un produit provenant de l'étheri- fication de la cellulose sous forme fibreuse.
On prépare aisément la carboxyméthyl cellulose de sodium par une réaction d'étherification entre des fibres de cellulose., de l'hydroxyde de sodium et du chloracétate de sodium en présence d'une quantité limitée d'al- cool aqueux telle que le produit ait le caractère d'une masse de fibres dé- tachées humides.la présence de l'alcool réduit au minimum le gonflement de la cellulose fibreuse et réduit également au minimum la perte de l'agent d' éthérification par hydrolyse, et dans les formules les plus économiques pour l'éthérification le produit obtenu renferme d'ordinaire 60-75 parties d'eau et 70 à 85 parties d'alcool pour 125 parties en poids de carboxyméthyl cellulose de sodium, et le produit contient également les sels sous-produits dont la plus grande partie consiste en chlorure de sodium,
principalement à l'état solide.
Le restant de l'hydroxyde de sodium dans le produit mouillé par de l'alcool aqueux est transformé en carbonate ou autres sels légèrement al- calins ou neutres :et les chiffres de la teneur en eau mentionnés ci-dessus tiennent compte de l'eau enprésence de laquelle on entame l'éthérification, l'eau résultant de l'éthérification, et l'eau résultant de 1.9 élimination de l'alcalinité caustique, ainsi que d'une légère perte par évaporation, et les chiffres relatifs à l'alcool tiennent également compte d'une certaine perte par évaporation.
La concentration en alcool calculée sur la somme des poids d'al-
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cool et eau dans le produit salin décaustifié est d'ordinaire de 53-65%.
Que le produit de réaction décaustifié humide soit séché complè- tement comme tel ou qu'il soit extrait par une solution aqueuse d'un alcool miscible à l'eau pour séparer les sels qui l'accompagne,t il doit exister une concentration suffisante en alcool pour être sûr qu'à mesure que l'éva- priation progresse, la quantité d'eau ne soit pas suffisante pour détruire la forme fibreuse de la carboxyméthyl cellulose de sodium, sinon il se pro- duit une coalescen formant des amas difficiles à dissoudre dans 1-'eau.
En maintenant la teneur en alcool suffisamment élevée,, on obtient un produit fibreux sec à texture ouverte. Si on extrait les sels du produit fibreux par lavage par de nouvelles quantités de la solution aqueuse de l'alcool miscible à l'eau il peut être nécessaire d'augmenter la concentration en alcool à me- sure que le lavage des sels progresse pour maintenir le produit fibreux.
Avant le séchage,1-'excès non désiré de la solution aqueuse de l'alcoolmis- cible à 1-'eau introduit par les opérations de lavage, doit être séparé autant que faire se peut., par exemple par centrifugation.
11 est cependant fréquemment nécessaire de préparer un mélange de carboxyméthyl cellulose de sodium sèche décaustifiée avec des matières so- lides en puler, mais il est à peu près impossible d'effectuer ce mélange même après la désintégration mécanique du produit séché ainsi préparé, parce - que la désintégration mécanique ne détruit pas la structure fibreuse bien qu'elle réduise la longueur des fibres.
On a maintenant trouvé que si, sur une masse détachée de fibres de carboxyméthyl cellulose de sodium soluble dans l'eau agitée mécaniquement., humidifiée par une solution aqueuse d'un alcool miscible à l'eau contenant 1' eau et l'alcool dans des proportions telles qu'elle se sèche en un produit fibreux détaché,, on envoie un courant dispersé de liquide aqueux entièrement sous forme de brouillard ou de vapeur, jusqu'à ce que la quantité d'eau in- troduite soit suffisante pour produire un début de gélification sur les surfa- ces des fibres individuelles, mais insuffisante pour détruire la texture dé- tachée de la masse, on peut sécher celle-ci entièrement tout en lui conser- vant son état détachée mais que si l'on désintègre mécaniquement la matière ainsi séchée,
elle perd rapidement sa forme fibreuse et la matière désinté- grée peut alors aisément être mélangée à des poudres solides.
Suivant la présente invention, pour transformer en une poudre meuble une masse fibreuse détachée comprenant une carboxyméthylellulose de sodium soluble dans l'eau humidifiée par une solution aqueuse d'un alcool miscible à l'eau contenant l'eau et l'alcool en proportions telles qu'elle se sèche en un produit fibreux détaché, on envoie sur cette masse, pendant qu'on l'agite, un courant dispersé de liquide aqueux jusqu'à ce que la quantité d'eau introduite soit au moins suffisante pour produire un début de gélifica- tion à la surface des fibres individuelles,, mais insuffisante pour détruire la texture détachée de la masse, on sèche pratiquement la masse ainsi traitée et on la désintégre mécaniquement en poudre.
On peut utiliser un appareil de pulvérisation à air ou sous pres- sion pour former et diriger le brouillard de liquide aqueux, mais si on uti- lise de la vapeur d'eau, on prend avantageusement de la vapeur sèche et on la dirige par un tube dont l'orifice a une section transversale substantielle comparativement aux orifices rétrécis qui seraient employés pour des liqui- des. De nombreux types de désintégrateurs mécaniques peuvent convenir pour pulvériser la masse sèche à texture ouverte. Des broyeurs attriteurs à mul- tiples marteaux et des machines rotatives à disques opposés garnis de broches conviennent particulièrement bien.
Dans le cas de la matière décaustifiée préparée comme dit plus haut et contenant encore les sels sous-produits, il est d'ordinaire nécessai- re d'introduire quelques 15-40 parties d'eau pour 125 parties de carboxyméthyl cellulose de sodium.. et quand on utilise de l'alcool éthylique le produit à
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sécher renferme normalement de l'alcool à une concentration de 40-50% en poids.
On remarquera que l'introduction de 1.'eau pulvérisée dans le mélange d'éthérification avant l'opération d'éthérification, ne pourrait se faire sans rendre 1?opération quelque peu inutile, et ne produirait pas le même état physique du produit combinant les avantages d'un séchage fa- cile et de la possibilité de pulvérisation.,
Dans l'ensemble, la tendance est que la quantité d'eau optimum qui doit être pulvérisée, soit d'autant plus élevée que la viscosité de l'éther de cellulose est plus élevée, et d'autant plus élevée que le degré de substitution 'est plus faible.
Comme alcool miscible à l'eau, on peut utiliser par exemple l'al- cool méthylique, l'alcool éthylique ou l'alcool isopropyliqueo La gamme de concentrations d'alcool dans laquelle la carbosxyméthyl cellulose de sodium présente l'état désiré de début de gélification est plus étendue pour l'al- cool isopropylique que pour l'alcool éthylique, et plus étendue,pour l'alcool éthylique que pour l'alcool méthylique, et ce fait rend l'obtention de la te- neur en eau désirée du mélange lors de l'opération de.pulvérisation d'eau quelque peu plus aisée en pratique dans le cas de l'alcool éthylique que dans le cas de l'alcool méthylique, et encore plus aisée dans le cas de l'alcool isopropyliqueo Cependant,
à des concentrations en alcool plus élevées que celles de début de gélification, la carboxyméthyl cellulose de sodium fibreu- se est plus rude au toucher et quelque peu plus facile à traiter quand on uti- lise l'alcool éthylique ou méthylique que quand on utilise l'alcool isopropy- lique, et lors de l'extraction des sels sous-produits par lavage, la plus grande solubilité de ces sels dans l'alcool méthylique ou 1-'alcool éthylique aqueux de concentration suffisante en alcool pour maintenir la forme-fibreuse, que dans l'alcool isopropylique ayant une telle teneur en alcool, facilite la séparation de ces sels. Dans l'ensembles on préfère utiliser l'alcool éthyli- que.
La poudre meuble résultant de l'opération non seulement se mé- lange très aisément à d'autres matières en poudre, mais elle se dissout éga- lement très facilement dans l'eau. De cette manière, on peut préparer de fa- çon avantageuse des préparations complexes utiles, par exemple des poudres détergentes, des préparations alimentaires, etc.,
L'invention est illustrée par les exemples qui suivent, dans les- quels les parties et pourcentages sont en poids.
EXEMPLE 1.
On charge dans un incorporateur genre Werner Pfleiderer 90 par- ties de petits morceaux de pulpe de bois sulfitée sous forme de carrés de 3mm (1/8 pouce) de côté et contenant 8% d'humidité et on y ajoute, après avoir mis la machine en marche, 45 parties de soude caustique en paillettes, 50 partiesdalcool éthylique industriel à 7% d'eau, et 37 parties d'eau. On dé- chiquette le mélange en petits morceaux et on le fait mûrir dans des condi- tions qui favorisent une réduction substantielle de viscosité. On ajoute ensui- te 50 parties du même alcool industriel, 38 parties d'acide monochloracétique et on continue à mélanger pendant une nouvelle heure, en refroidissant.
On élève alors la température à 60 C, et on maintient le mélange à cette tempé- rature pendant deux heures pour compléter la réaction et effectuer une certai- ne réduction supplémentaire de viscosité du produit. On refroidit le produit de réaction à 30-35 C en heure environ et on y incorpore 28 parties de bi- carbonate de sodium pour transformer l'excès d'hydroxyde de sodium en carbona- te de sodium. On pulvérise ensuite un brouillard de 28 parties d'eau dans le produit que 19on continue à agiter dans l'incorporateur. On utilise à cet ef- fet un pulvérisateur à air pour disperser et répartir l'eau aussi uniformément que possible sur les fibres humides constituant la charge. Après y avoir pul- vérisé cette quantité, on observe que les fibres ont une légèretendance à ad- hérer lorsqu'on les comprime à la main.
On décharge alors le produit fibreux
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de 'incorporateur et on le sèche en couches minces à une température de 60-100 C jusqu'à ce que la teneur en humidité soit réduite à moins de 10% On désiatègre ensuite mécaniquement la matière séchée dans un moulin à broches, ce qui fait disparaître la forme fibreuse et transforme le pro- duit en une poudre fine dont 94% passent à travers un tamis standard anglais de 100 mesh (ouvertures de mailles de 0150 mm environ)
. Le produit se mélan- ge très aisément à du sulfate de sodium pulvérisé ou à du carbonate de sodium pulvérisé sans qu'il n'y ait aucune tendance de ségrégation quand on le sou- met ultérieurement à des secousses.La viscosité d'une solution aqueuse à 2% est de 7 centipoises et le degré de substitution est de 0,49 groupes car- boxyméthyl sodium par unité d'anhydroglucose de cellulose.
Un produit éthérifié de la même manière,, mais en omettant la pulvérisation d'eau, donne, lorsqu'on le sèche et le désintègre mécanique- ment, un produit fibreux en duvet finement divisé qui ne se mélange intime- ment à aucun des corps solides mentionnés plus haute EXEMPLE 2.
On charge 90 parties de petits morceaux de pulpe de bois au sulfite tels qu'utilisés dans l'exemple 1, dans un incorporateur genre Werner Pfleiderer et on charge dans l'appareil, après la mise en marche, 45 parties de soude caustique en paillettes, 50 parties d'alcool éthylique industriel contenant 7% d'eau, et 27 parties d'eau. Le mélange est déchiqueté pendant 2 heures en le refroidissant., et la température tombe en dessous de 30 C A ce moment, on ajoute 50 parties du même alcool éthylique industriel, puis un total de 34 parties d'acide monochloracétique.
On continue le mélange pendant une nouvelle heure en refroidissant, puis on élève la température à 6000., et on maintient cette température pendant 3/4 heure pour compléter la réactiona
On refroidit le produit de réaction à 30-35 C puis on le remue en pâte liquide avec 1500 parties d'alcool industriel à 55%. On neutralise le surplus de soude caustique de cette pâte liquide en y ajoutant avec précau- tion de l'acide nitrique à 50% et on centrifuge la masse neutralisée. On ar- rose ensuite le produit dans l'essoreuse en y pulvérisant 600 parties d'al- cool industriel à 55% et on continue la centrifugation jusqu'à ce qu'il ne s'écoule plus d'alcool aqueux.
On enlève le gâteau de l'essoreuse et on le fait passer par frot- tement mécanique à travers une grille ayant des ouvertures de 9,5 mm (3/8 pou- ce) de côté
On charge 150 parties du produit obtenu, contenant 68 parties d'alcool industriel à 55% et 82 parties de carboxyméthyl cellulose de sodium, dans un incorporateur genre Werner pfleiderer, et au cours du mélange, on ré- partit uniformément 40 parties d'eau sur la surface des fibres de la masse au moyen d'un pulvérisateur. A ce moment, on décharge le produit de l'incorpora'- teur et on le sèche à 100 G jusqu'à ce que la teneur en humidité descende en dessous de 10%.
On désintègre le produit séché dans le même genre de moulin que celui utilisé dans l'exemple 1. Cette désintégration détruit entièrement la forme fibreuse et produit une fine poudre meuble dont 80% passent à tra- vers le tamis standard anglais de 100 mesh.
La viscosité d'une solution aqueuse à 1% est de 58 centipoises et le degré de substitution est de 0,50 groupes de carboxyméthyl sodium par unité d'arhydroglucose de cellulose. Ce produit se mélange aisément à du bi- carbonate de sodium en poudre ou à de la farine sans aucune tendance à sé- grégation quand on secoue le mélange.
EXEMPLE 3.
On prépare de la carboxyméthyl cellulose de sodium., on l'arrose par pulvérisation d'un brouillard d'eau et on la sèche exactement par le même procédé que dans l'exemple 2. Dans le présent cas, le produit séché est dé- sintégré dans un moulin à marteaux multiples à travers une grille ayant des
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perforations circulaires de 0,35 mm de diamètre (1/72 pouce).Le produit ob- tenu est une fine poudre dont 82% peuvent passer à travers un tamis standard anglais de 100 mesh. Le produit se mélange aisément à de la farine, du sulfa- te de soude en poudre ou du carbonate de soude en poudre sans aucune tendance à la ségrégation quand on le secoue ensuite.
REVENDICATIONS
1.- Procédé de transformation en une poudre meuble d'une masse fibreuse détachée comprenant une carboxyméthyl cellulose de sodium soluble dans Peau humidifiée par une solution aqueuse d'un alcool miscible à l'eau contenant de l'eau et de l'alcool en proportions telles qu'il se sèche en un produit fibreux détachée caractérisé en ce qu'on dirige sur la masse pen- dant qu'on la remue, un courant dispersé de liquide aqueux jusqu'à ce que la quantité d'eau introduite soit au moins suffisante pour provoquer un début de gélification à la surface des fibres individuelles, mais soit insuffisante pour détruire la texture détachée de la masse, on sèche substantiellement la masse ainsi traitée et on désintègre sous forme de poudre la masse substan- tiellement sèche ainsi produite.