<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Herstellung von teigigen bis festen Mischungen aus Lampenruss und Flüs- sigkeiten und nach diesem Verfahren hergestellte Gemische
Lampenruss, der durch unvollständige Verbren- nung oder Zersetzung von Kohlenwasserstoffen flüssiger oder gasförmiger Art mittels verschiedener Einrichtungen gewonnen werden kann, dient für zahlreiche industrielle Zwecke.
Man verwendet ihn insbesondere als Beimengung oder Pigment in der Erzeugung von Tinten, Tuschen, Druckssrfariben, sonstigen'Farben, wie auch in der Gummi-, bzw. Kautschukindustrie und bei Kunststoffen.
Wie immer auch die Herstellungsverfahren von Lampenruss sein mögen, tritt er in der Form von allerfeinsten Teilen auf, mit Ausmassen von 50 bis 5000 A. Diese Erscheinungsform ist massgebend für seine Vorteile, zieht aber auch etliche Nachteile mit sich, welche sind :
1. Das Auftreten eines durchdringenden, lästi- gen Staubes ;.
2. Ein beträchtliches Volumen infolge der ge- ringen Dichte, was seine Handhabung er- schwert ;
3. ein Drang sich unter Einfluss von Feuchtig- keit und Elektrizität zu Klumpen zu ballen ;
4. grosse Schwierigkeiten bei der Dispersion des
Russes in einer flüssigen oder viskosen Phase, da die ganze tatsächliche OberHäche der
Russteile nicht befeuchtet werden kann. Es bilden sich daher ZusammenballU11gen, deren
Zerteilung ansehnliche mechanische Energien erfordert.
Die vorliegende Erfindung zielt dahin, die genannten Nachteile zu beseitigen und betrifft ein Verfahren, das die Herstellung von Produkten auf der Basis von Lampenruss erlaubt, in einer Form, die deren weitgehende industrielle Anwendung erlaubt.
In der USA-Patentschrift Nr. 2, 544, 363 ist das Mischen von Russ mit einem Weichmacher und wassernassem Zellulosenitrat beschrieben. Der Wassergehalt des erhaltenen Zwischenproduktesist sehr hoch : 55-70%. Sodann entfernt man das Wasser, indem man den Teig über heisse Walzen führt. Bei diesem Verfahren muss also ein Hilfsstoff eingeführt werden, der nicht Bestandteil des Endproduktes ist und daher zur Gänze entfernt werden muss. Ein solches Entfernen durch Hitzebehandlung ist sehr mühsam und kann auch nicht restlos erfolgreich durchgeführt werden. Die Einwirkung von Wärme gefährdet ausserdem die Um- hüllung der einzelnen Russteilchen und schliesslich enthält auch das Endprodukt nach Entfernen der
EMI1.1
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstel- lung von binären Mischungen, welche eine feste Phase, bestehend aus Lampenruss, und eine flüssige Phase beinhalten, ist dadurch gekennzeichnet, dass man den Lampenruss in einem Flüssigkeitsvolumen dispergiert, das grösser ist als jenes, welches zu einer gewünschten Konzentration des Lampenrusses notwendig ist, und dass man sodann aus dem so hergestellten Gemisch einen Teil der Flüssigkeit wieder entfernt, wobei unter dem Ausdruck
EMI1.2
setzten Flüssigkeitsmenge fallen soll.
In einer bestimmten Erscheinungsform des Verfahrens besteht die flüssige Phase aus einem den Lampenruss befeuchtenden Medium. Vorzugsweise wird das Volumen der flüssigen Phase im mehrfachen des tatsächlichen Russvolumens angewendet.
Die Erfindung umfasst weiters verschiedene Industrieprodukte in Form binärer Mischungen, die durch Dispersion von Lampenruss in Flüssigkeiten und Entfernen eines Teiles der letzteren gewonnen wurden. Diese Mischungen, deren Viskosität entsprechend der Verminderung des Flüssigkeit- anteiles zunimmt, sind dazu bestimmt, die Rohbestandteile für den Lampenruss verarbeitende Industrien zu bilden (Tinten-, Tusche-, Druckerfarben-Hersteller, Kautschuk, Gummi oder Kunststoff verarbeitende Industrien). Diese Mischungen sind gleichermassen sowohl durch die Natur des Russes als durch die Natur der flüssigen Phase charakterisiert.
Weitere Erfindungsmerkmale werden aus der
EMI1.3
<Desc/Clms Page number 2>
gramme, die die Verwirklichungsmöglichkeiten der Erfindung illustrieren.
Fig. 1 bezieht sich auf eine allgemeine, kontinuierlich durchführbare Herstellungsweise ; Fig. 2 zeigt eine spezielle Behandlungsweise von Lampenruss.
In der Fig. 1 ist mit (1) jener Teil der Apparatur bezeichnet, in dem die Dispersion des [bei (2j] zugeführten Lampenrusses vor sich geht. Wie gesagt, kann der Lampenruss beliebiger Herkunft und Korngrösse sein. Die Flüssigkeit, in der sich die Dispersion vollzieht, wird bei (3) zuge- führt.
Die Natur dieser Flüssigkeit hängt von dem weiteren Verwendungszweck des Russes ab. Es wird z. B. für die Erzeugung von Tinten oder Farben die Flüssigkeit vorzugsweise jenes Bindemittel sein, welches auch sonst für die betreffende Tinte oder Farbe verwendet wird. In der Kautschuk-, Gummi- und Kunststoffherstellung wird
EMI2.1
dete Weichmacher sein.
Um in allen Fällen die ganze Oberfläche der
Russteilchen mit Flüssigkeit zu bedecken, wird das
Volumen der Flüssigkeit vielfach beispielsweise um das 10-20fache grösser als das des Russes gewählt.
Es ist empfehlenswert, um den Russ mit Sicherheit zu dispergieren, ihn nach und nach in die Flüssigkeit einzuführen. Die Grenze der Konzen- tration des Russes ist gegeben durch das Auftreten der ersten Zusammenballungen. Die Dispersion des Russes wird durch verschiedene an sich be- kannte Vorrichtungen, wie Rührwerke in strömen- dem cder stillstehendem Medium oder vorzugs- weise sogenannte Homogenisatoren, gefördert.
Nach Fertigstellung der Dispersion wird die binäre Mischung durch ein Rohr (4) in den Appa- rat (5) geführt, wo zunächst ein Teil der Flüssig- keit wieder entfernt wird. Dieser Vorgang erfolgt entweder kontinuierlich mit Zentrifugen oder ab- satzweise in Filterpressen.
Die dabei wiedergewonnene Flüssigkeit wird zum Apparat (1), eventuell über einen Zwischen- speicher, rückgeführt. Anderseits erhält man einen
EMI2.2
Teig aufoder hydraulischer Pressen und ergibt [bei f'12j] praktisch feste Körper, deren Anteil an flüssiger
Phase sehr gering ist, aber bei dem jedes Russ- teilchen von einem sehr dünnen Film der Flüssig- keit umgeben ist. Es zeigt sich, dass eine neuer- liche Dispergierung dieses Körpers zwecks Erlan- gung anderer Mischungen sehr leicht durchführ- bar ist.
Eine Durchführungsform, die in der Fig. 2 gezeigt ist, betrifft eine kontinuierliche Erzeugung im Zusammenhange mit der Produktion von Ofenruss.
(21) bezeichnet den Ofen, der durch Rohre (22), (23) mit Luft und aromatischen Kohlenwasserstoffen beschickt wird. Diese werden im Ofen (21) unvollständig verbrannt. Der so erzeugte Russ wird mit den Verbrennungsabgasen einem Kühler (24), einem Absetzer (25) und Rückgewinnungs-Zyklo- nen (26) zugeführt. Der entsprechend abgekühlte Russ gelangt über (27) in einen Tunnel (28), wo er mit der Flüssigkeit in Kontakt kommt, welche bei (29) zerstäubt wird.
Die hier verwendete Flüssigkeit ist z. B. ein Weichmacher in Form eines Petrolöles in Mischung mit aromatischen Kohlenwasserstoffen. Der Weichmacher wird vorteilhaft [bei (30)] erwärmt, was seine Zerstäubung erleichtert. Der im Tunnel (28) erzeugte Nebel sichert eine Befeuchtung eines Teiles der Russpartikel und erleichtert ihr Abscheiden. Der Tunnel (28) steht in Verbindung mit einigen in Reihe geschalteten Homogenisatoren (31). Der erste davon erhält [durch (32)] denselben Weichmacher, wie er vorher [in (29)]
EMI2.3
fern sich aufeinanderfolgend, wdbei jedem Russ aus dem Tunnel (28) zugeführt wird. Der Weichmacher wird so nach und nach mit Russ angereichert. Die Förderung von Russ und Weichmacher und der Ausstoss der Mischung in der Röhre (40) erfolgt kontinuierlich.
Das Volumen des Weichmachers kann das S1 Of ache von dem des Russes sein, je nach dessen Feinheit und nach der Netzkraft des Weichmachers.
Die Röhre (40) mündet in eine Zentrifuge (35), in der aus der Mischung von Russ und Weichmacher ein Teil, des letzteren abgetrennt und zum Tunnel (28) durch das Rohr (36) rückgeleitet wird. Der Rückstand, der beispielsweise aus 3 5% (Gewicht) Weichmacher und 65% Russ besteht, wird durch ein Rohr (37) an automatische hydraulische Pressen (38) herangebracht, die neuerlich Weichmacher auspressen, bis ein fester Block ent- steht, der 90% Russ und 10% Weichmacher enthält. Auch hier wird der Weichmacher, der abfällt, zu (28) ruckgeleitet.
Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt also gleichzeitig teigige und feste Produkte auf der
Russbasis zu gewinnen. Es können aber auch nur teigige oder nur feste Produkte hergestellt werden.
Wenn die verwendete Flüssigkeit in gleicher
Weise bei der Erzeugung von Tinten und Farben als auch-als Weichmacher für Kautschuk taug- lich ist, was z. B. bei den oben erwähnten Kohlen- wasserstoffen der Fall ist, kann es vorteilhaft sein, gleichzeitig teigige und feste Anteile auszustossen.
EMI2.4
ren Produkte in den Industrien, die Russ verarbeiten, ist sehr leicht und ermöglicht überdies'wei- testgehende Varianten. Um z. B. eine Druckfarbe herzustellen, die 5% Russ und 95% Petroleumöl
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
(7) der Einrichtung gemäss Fig. 1 zur Verfügung steht. Es ist nur erforderlich, dass man dieselbe oder eine gleichartige Flüssigkeit als Verdünnungsmittel anwendet, wie jene es ist, in dem der Russ dispergiert ist.
Wenn die Druckfarbe aus einer Mischung von 2, 5% Ofenruss und 2, 5% Tunnelruss für 90% Bindemittel bestehen soll, wird man mit denselben Mischungsverhältnissen bei der Gewinnung des Teiges arbeiten. Angesichts des Umstandes, dass im erfindungsgemässen Teig alle Russpartikel mit Flüssigkeit umhüllt sind, sind alle Arbeiten mit der Mischung, etwa das Verdünnen, leicht und mit wenig Energieverbrauch durchführbar.
Diese Eigenschaft gilt ebenso für die Blöcke, die bei (12) der Einrichtung gemäss Fig. 1 gewonnen werden.
Blöcke mit 90% Russ und 10% Weichmacher sind vor allem für die Kautschukindustrie bestimmt. Unter den üblichen Weichmachern sind zu nennen : Fichtenteer, aromatische Kohlenwasserstoffe, Stearinsäure oder Ester, wie z. B. Butylphtalate.
Bei der Erzeugung schwarzen Kautschuks für Autoreifen, Riemen, Schuhsohlen usw. enthalten die zu verarbeitenden Mischungen erhebliche Anteile von Russ. Übliche Werte sind 40 bis 100 Teile Russ, 5 bis 15 Teile Weichmacher auf 100 Teile Rohgummi. Für Treibriemen entfallen, auf 45 Teile Russ 2 Teile Fichtenteer und 3 Teile Stearinsäure.
Um die Herstellung solcher Mischungen zu erleichtern, ermöglicht die Erfindung mehrere Sorten von Blöcken. anzufertigen, welche Standardmischungen beinhalten.
In Anlehnung an das vorgenannte Beispiel können Blöcke der ersten Gruppe 90% Russ und 10% Fichtenteer, die der zweiten Gruppe 90% Russ und 10% Stearinsäure enthalten.
Man nimmt also 20 Teile der ersten Gruppe, welche somit 18 Teile Russ und 2 Teile Fichtenharz enthalten, und 30 Teile der zweiten Gruppe, die 27 Teile Russ und 3 Teile Stearinsäure ent- halten. Die Mischung beider Mengen ergibt sofort die oben genannte Zusammensetzung.
Das allgemeine Verfahren, die Russblöcke z. B. in den Kautschuk einzuarbeiten, spielt sich, wie in der einschlägigen Industrie üblich, ab.
Wenn die gewünschte Mischung mehr Weichmacher verlangt, als zunächst in den Blöcken vorgesehen war, oder wenn andere Weichmacher erwünscht sind, bereitet die Hinzufügung entspre-
EMI3.2
allen Fällen ist eine Mischung ohne Zusammenballungen gesichert, bzw. deren Entstehen praktisch unterbunden.
Es sei bemerkt, dass sich die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen be- schränkt lund vielerlei Vartianten möglich sind ; z. B. kann im Falle gemäss Fig. 2 der Tunnel (28) entbehrlich sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von teigigen bis festen Mischungen aus Lampenruss und für die Erzeugung von Tinten, Farben oder Kautschukprodukten geeigneten Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass der Lampenruss im pulvrigen Zustand im mehrfachen seines Volumens der entsprechenden Flüssigkeit dispergiert wird, worauf, beispielsweise durch Zentrifugieren oder Filtrieren, ein Teil der Flüssigkeit aus der Dispersion wieder entfernt wird.
<Desc / Clms Page number 1>
Process for the production of doughy to solid mixtures from lamp soot and liquids and mixtures produced according to this process
Lamp soot, which can be obtained by incomplete combustion or the decomposition of hydrocarbons of liquid or gaseous type by means of various devices, is used for numerous industrial purposes.
It is used in particular as an admixture or pigment in the production of inks, inks, printing inks, other colors, as well as in the rubber or rubber industry and in plastics.
Whatever the manufacturing process for lamp soot, it occurs in the form of the finest parts, with dimensions of 50 to 5000 A. This form of appearance is decisive for its advantages, but also has a number of disadvantages, which are:
1. The appearance of a penetrating, annoying dust;
2. A considerable volume due to the low density, which makes it difficult to handle;
3. an urge to clump together under the influence of moisture and electricity;
4. Great difficulties in dispersing the
Russes in a liquid or viscous phase as the whole actual surface of the
Soot parts cannot be moistened. Hence aggregates are formed whose
Splitting requires considerable mechanical energies.
The present invention aims to eliminate the disadvantages mentioned and relates to a method which allows the manufacture of products based on lamp soot in a form which allows their extensive industrial use.
U.S. Patent No. 2,544,363 describes the mixing of carbon black with a plasticizer and water-wet cellulose nitrate. The water content of the intermediate product obtained is very high: 55-70%. The water is then removed by running the dough over hot rollers. In this process, an auxiliary material must be introduced that is not part of the end product and must therefore be completely removed. Such a removal by heat treatment is very laborious and cannot be carried out completely successfully. The effect of heat also endangers the coating of the individual soot particles and, after all, the end product also contains the after removal of the
EMI1.1
The method according to the invention for the production of binary mixtures which contain a solid phase consisting of lamp soot and a liquid phase is characterized in that the lamp soot is dispersed in a liquid volume which is greater than that which is required at a desired concentration of the lamp soot is necessary, and that part of the liquid is then removed from the mixture produced in this way, with the expression
EMI1.2
set amount of liquid should fall.
In a certain aspect of the process, the liquid phase consists of a medium that moistens the lamp soot. The volume of the liquid phase is preferably used several times the actual soot volume.
The invention also includes various industrial products in the form of binary mixtures obtained by dispersing lamp soot in liquids and removing part of the latter. These mixtures, the viscosity of which increases with the reduction in the proportion of liquid, are intended to form the raw components for industries that process lamp soot (manufacturers of ink, ink, printing ink, rubber, rubber or plastics processing industries). These mixtures are characterized by both the nature of the carbon black and the nature of the liquid phase.
Further features of the invention are taken from the
EMI1.3
<Desc / Clms Page number 2>
programs that illustrate the implementation possibilities of the invention.
1 relates to a general, continuously feasible manufacturing method; Fig. 2 shows a special way of treating lamp soot.
In Fig. 1, (1) denotes that part of the apparatus in which the dispersion of the lamp soot supplied [at (2j] takes place. As mentioned, the lamp soot can be of any origin and grain size. The liquid in which the dispersion takes place, is added at (3).
The nature of this liquid depends on the further use of the carbon black. It is z. B. for the production of inks or paints, the liquid preferably be that binder which is otherwise used for the ink or paint in question. In the rubber, rubber and plastic production
EMI2.1
must be plasticizers.
In order to cover the entire surface of the
Covering soot particles with liquid will do that
The volume of the liquid is often chosen, for example 10-20 times greater than that of the carbon black.
In order to disperse the carbon black with certainty, it is recommended to gradually introduce it into the liquid. The limit of the concentration of soot is given by the appearance of the first agglomerations. The dispersion of the soot is promoted by various devices known per se, such as stirrers in a flowing or stationary medium or preferably so-called homogenizers.
After the dispersion is complete, the binary mixture is fed through a pipe (4) into the apparatus (5), where part of the liquid is first removed again. This process takes place either continuously with centrifuges or intermittently in filter presses.
The liquid recovered in the process is returned to the apparatus (1), possibly via an intermediate storage device. On the other hand, you get one
EMI2.2
Dough on or hydraulic pressing and results [at f'12j] practically solid bodies, the proportion of which is liquid
Phase is very small, but in which every soot particle is surrounded by a very thin film of the liquid. It turns out that this body can be redispersed very easily in order to obtain other mixtures.
One embodiment, which is shown in FIG. 2, relates to continuous production in connection with the production of furnace soot.
(21) denotes the furnace, which is charged with air and aromatic hydrocarbons through pipes (22), (23). These are incompletely burned in the furnace (21). The soot produced in this way is fed with the combustion exhaust gases to a cooler (24), a settler (25) and recovery cyclones (26). The soot, which has cooled down accordingly, passes through (27) into a tunnel (28), where it comes into contact with the liquid which is atomized at (29).
The liquid used here is z. B. a plasticizer in the form of a petroleum oil mixed with aromatic hydrocarbons. The plasticizer is advantageously heated [at (30)], which facilitates its atomization. The mist generated in the tunnel (28) ensures that some of the soot particles are moistened and facilitate their separation. The tunnel (28) is in connection with some homogenizers (31) connected in series. The first of these receives [through (32)] the same plasticizer as it was previously [in (29)]
EMI2.3
far from one another, soot is fed in from the tunnel (28) for each. The plasticizer is gradually enriched with soot. The delivery of soot and plasticizer and the discharge of the mixture in the tube (40) takes place continuously.
The volume of the plasticizer can be equal to or equal to that of the carbon black, depending on its fineness and the wetting power of the plasticizer.
The tube (40) opens into a centrifuge (35), in which part of the mixture of carbon black and plasticizer is separated off and returned to the tunnel (28) through the tube (36). The residue, which consists for example of 3 5% (weight) plasticizer and 65% carbon black, is brought through a pipe (37) to automatic hydraulic presses (38), which again press out plasticizers until a solid block is formed, the 90 Contains% carbon black and 10% plasticizer. Here, too, the plasticizer that falls off is returned to (28).
The inventive method thus allows doughy and solid products on the at the same time
Soot base to win. However, only doughy or only solid products can be produced.
If the liquid used in the same
Wise in the production of inks and paints and as a plasticizer for rubber is suitable, which z. If, for example, this is the case with the hydrocarbons mentioned above, it can be advantageous to expel doughy and solid components at the same time.
EMI2.4
Other products in the industries that process carbon black are very light and, moreover, enable extensive variants. To z. B. to produce a printing ink that contains 5% carbon black and 95% petroleum oil
<Desc / Clms Page number 3>
EMI3.1
(7) the device according to FIG. 1 is available. It is only necessary to use the same or a similar liquid as that in which the carbon black is dispersed as a diluent.
If the printing ink is to consist of a mixture of 2.5% oven soot and 2.5% tunnel soot for 90% binder, the same mixing ratios will be used to produce the dough. In view of the fact that all soot particles in the dough according to the invention are coated with liquid, all work with the mixture, such as thinning, can be carried out easily and with little energy consumption.
This property also applies to the blocks that are obtained at (12) of the device according to FIG.
Blocks with 90% carbon black and 10% plasticizer are primarily intended for the rubber industry. The usual plasticizers include: spruce tar, aromatic hydrocarbons, stearic acid or esters, such as. B. butyl phthalates.
In the production of black rubber for car tires, belts, shoe soles, etc., the mixtures to be processed contain considerable amounts of soot. Usual values are 40 to 100 parts of carbon black and 5 to 15 parts of plasticizer per 100 parts of raw rubber. For drive belts, 45 parts of carbon black contain 2 parts of spruce tar and 3 parts of stearic acid.
In order to facilitate the preparation of such mixtures, the invention enables several types of blocks. to prepare, which contain standard mixtures.
Based on the above example, blocks of the first group can contain 90% carbon black and 10% spruce tar, those of the second group contain 90% carbon black and 10% stearic acid.
So you take 20 parts of the first group, which thus contain 18 parts of carbon black and 2 parts of spruce resin, and 30 parts of the second group, which contain 27 parts of carbon black and 3 parts of stearic acid. The mixture of both amounts immediately gives the above composition.
The general procedure using soot blocks e.g. B. to incorporate into the rubber takes place, as is customary in the relevant industry.
If the desired mixture requires more plasticizer than was initially intended in the blocks, or if other plasticizers are desired, the addition prepares accordingly.
EMI3.2
In all cases, a mixture without agglomerations is ensured or its formation is practically prevented.
It should be noted that the invention is not restricted to the embodiments described and that many variants are possible; z. B. in the case according to FIG. 2, the tunnel (28) can be dispensed with.
PATENT CLAIMS:
1. A process for the production of doughy to solid mixtures of lamp soot and liquids suitable for the production of inks, paints or rubber products, characterized in that the lamp soot is dispersed in the powdery state in several times its volume of the corresponding liquid, whereupon, for example by centrifugation or Filter, part of the liquid is removed from the dispersion again.