Verfahren zur Umwandlung von schwer dispergierbaren Stoffen in eine leicht dispergierbare Form
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von leicht dispergierbaren Materialien oder Mischungen von Stoffen, die in ihrer im Handel erhältlichen Form sich nur schwer in Wasser oder anderen Flüssigkeiten zwecks Herstellung von Lösungen, Suspensionen oder Dispersionen dispergieren lassen.
Es ist bekannt, dass z. B. wasserlösliche Cellu loseäther und insbesondere Natrium-Carboxymethylcellulose, auch als Nabriumcelluloseglykolat oder CMC bezeichnet, den Nachteil haben, dass eine schnelle Herstellung wässriger Lösungen oder Dispersionen solcher Stoffe recht schwierig ist. Natrium Carboxymethylcellulose ballt sich z. B. sehr leicht zusammen, wenn es Wasser oder wässrigen Lösungen zugesetzt wird, selbst wenn man kräftig rührt. Gewöhnlich muss die Mischung von Natrium-Carboxymethylcellulose und Wasser mehrere Stunden gerührt werden, um eine klare gleichmässige Lösung zu erhalten. Auch andere Celluloseäther, z. B.
Methylcellulose und dergleichen haben die Neigung, sich bei Zusatz zu Wasser oder wässrigen Lösungen zusammenzuballen, so dass erhebliche Zeit zu ihrer völligen Auflösung aufgewandt werden muss. Die gleiche Tendenz, sich nur mit Schwierigkeiten dispergieren zu lassen und sich zusammenzuballén, wenn sie wässrigen Lösungen zugesetzt werden, wird bei anderen Stoffen beobachtet, z. B. bei den verschiedenen Pflanzengummiarten wie Traganth, Gummi arabicum, Karayagummi, Mesquitegummi, indi;scher Gummi, Guargummi, Sterculiagummi und andere, Mehl, Stärke, Dextrine, Dextrane, Pectine, Irisches Moos bzw. Carraghenmoos, Agar, Natrium Alginat, Kunststoffe wie Polyvinyl-pyrrolidon, Polyacrylamide, wie sie unter dem Warenzeichen PAM vertrieben werden, und andere.
Anorganische Stoffe wie Borsäure, Kalk und andere neigen ebenfalls dazu, sich beim Zusatz zu Wasser oder anderen Flüssigkeiten zusammenzuballen. Da solche schwer dispergierbare Materialien in der chemischen, Textil-, Lebensmittel-, kosmetischen, pharmazeutischen Industrie und für andere Zwecke mannigfache Anwendung finden, so handelt es sich um ein sehr wichtiges Problem, die Lösungsgeschwindigkeit solcher Stoffe in Wasser oder anderen Flüssigkeiten zu erhöhen und das Zusammenballen der Einzelteilchen solcher Stoffe beim Zusatz zu den genannten Flüssigkeiten zu verhindern. Viele Versuche sind bereits gemacht worden, dieses Problem zu lösen.
Es hat jedoch keine dieser Versuche zu einer für alle Stoffe zufriedenstellenden Lösung geführt. Daher muss der Fachmann häufig, wenn er solche Stoffe in Wasser oder anderen Flüssigkeiten auflösen will, die ganz erhebliche Zeitdauer in Kauf nehmen, die zur Erzielung einer vollständigen und gleichmässigen Dispersion bzw. Auflösung erforderlich ist.
Die vorliegende Erfindung hat nun zum Ziele, Natrium-Carboxymethylcellulose und andere Materialien, die sich in ihrer zur Zeit vorliegenden Form nur schwer in Wasser und anderen Flüssigkeiten verteilen bzw. lösen lassen, in einfacher und wirksamer Weise in Produkte überzuführen, die eine erheblich bessere Dispergierbarkeit bzw. Lösbarkeit besitzen, so dass die Zeit, die zur Erzielung einer vollständigen und gleichmässigen Auflösung oder Dispersion benötigt wird, ganz beträchtlich verkürzt wird. Das erfindungsgemässe Verfahren geht dabei ohne irgendeine Änderung oder nachteilige Beeinflussung der wünschenswerten physikalischen und chemischen Eigenschaften solcher Stoffe bzw. ihrer Lösungen oder Dispersionen einher.
So werden zum Beispiel weder die Viskosität noch der Geschmack noch die stabilisierende Wirkung oder irgendwelche anderen Eigenschaften dieser Stoffe in irgendeiner Weise verändert.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat sich besonders zur Herstellung von leicht dispergierbarer Natrium-Carboxymethytceliulose bewährt.
Natrium-Carboxymethylceliuiose ist ein Material, welches in grossem Umfange zur Stabilisierung solcher Produkte wie Speiseeis, Zahnpasta, kosmetischer Artikel und dergleichen Verwendung findet. Wie aber bereits oben ausgeführt, lässt sich dieses Material nur schwer in Wasser dispergieren. In Speiseeis z. B., in dem es in Mengen von etwa 0,170/o Verwendung findet, ist es erforderlich, grosse Mengen an Zucker und anderen Materialien der Natrium Carboxymethylcellulose zuzusetzen, bevor diese in die Speiseeismischung eingeführt wird, um ein Zusammenballen zu vermeiden und ihre Dispergierung in der Mischung zu beschleunigen.
Trotz solcher Zusätze ist es recht schwierig, eine vollständige Auflösung oder Dispergierung der bisher im Handel erhältlichen Natrium-Carboxymethylcellulose durchzuführen, und es wird eine ganz ausserordentlich lange Dispergierungszeit benötigt. Es ist daher verständlich, dass eine Verkürzung der Dispergierungszeit der Natrium-Carboxymethylcellulose von erheblicher Bedeutung ist und die Herstellung von Speiseeis und ähnlichen Produkten ganz wesentlich vereinfacht.
Geht man gemäss vorliegender Erfindung vor, so wird Natrium-Carboxymethylcellulose in ein Produkt umgewandelt, welches sich sehr schnell in Wasser verteilt. Der Gehalt von Natrium-Carboxymethylcellulose in Speiseeis von 0,170/0 wird in weniger als drei Minuten erzielt, wenn man bei Zimmertemperatur arbeitet. Unter den gleichen Bedingungen wird von der im Handel üblichen Natrium Carboxymethylcellulose weniger als 0,0156/0 im gleichen Zeitraum von drei Minuten aufgelöst. Selbst nach 121/2 Minuten zeigt die handelsübliche Natrium-Carboxymethylcellulose nur eine Löslichkeit von etwa 0,050/0. Das nach vorliegender Erfindung behandelte Produkt hat daher wegen seiner leichten Dispergierbarkeit eine erhebliche Bedeutung in der Stabilisierung verschiedener Lebensmittelmischungen gewonnen, wie z. B.
Scherbeteismischungen, Salatölpräparaten, und dergleichen, wobei man ohne Erhitzen schon bei Zimmertemperatur eine zufriedenstellende Dispergierung erzielt. Kein Zusammenballen der Einzelteilchen der behandelten Natrium-Carboxymethylvellulose wird dabei beobachtet. Die Einzelteilchen ballen sich nicht zusammen, sondern üben sogar eine abstossende Wirkung aufeinander aus.
Selbst wenn man das gemäss vorliegender Erfindung behandelte Material in grossen Mengen und auf einmal zu Wasser zusetzt, wird eine sehr schnelle Dispergierung erzielt, da die Einzelteilchen, wie oben ausgeführt, sich gegenseitig abstossen und daher sehr schnell voneinander getrennt werden. Im Gegensatz dazu haben die Teilchen des unbehandelten Materials die Neigung, einander anzuziehen und Anhäufungen und Zusammenballungen zu bilden, die nur schwer in Lösung gebracht werden können. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich an der Aussenseite einer solchen Zusammenballung ein zusammenhängendes Gel bildet, welches das Wasser verhindert, in das Innere der Zusammenballung einzudringen und so die im Innern befindlichen Teilchen des betreffenden Materials zu benetzen.
Das äussere Gel bildet sozusagen einen schildartigen Schutzüberzug um die inneren Teilchen und verhindert so das Eindringen von Wasser in das Innere der Zusammenballung.
Im Gegensatz dazu kann das nach vorliegender Erfindung behandelte Material keinen solchen gelartigen Schutzüberzug bilden, da die Einzelteilchen an der Aussenseite eines etwa sich bildenden Klumpens auf Grund ihrer einander abstossenden Eigenschaften von diesem losgelöst werden. Es wird daher ständig eine neue Oberfläche von ungelösten oder undispergierten Teilchen der Wirkung des Wassers ausgesetzt.
Im Prinzip besteht das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung darin, das zu behandelnde gepulverte oder feinkörnige Material, zum Beispiel Natrium-Carboxymethylcellulose, der Wirkung von Wasser in vorbestimmten Mengen auszusetzen, während sich das Material auf einer vibrierenden Fläche bewegt, das heisst, während es einer Vibrationsbehandlung bei seiner Fortbewegung auf dieser Fläche unterworfen wird. Wasser wird z. B. in Form eines feinen Nebels durch Atomisieren auf das Material aufgebracht. Oder aber man setzt das Material der Einwirkung eines Luftstroms aus, der mit Wasserdampf gesättigt ist.
Das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung hat den weiteren grossen Vorteil, dass gegebenenfalls das Stäuben der behandelten Stoffe wesentlich herabgesetzt oder völlig ausgeschaltet wird.
Zweckmässig bedient man sich bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens eines Apparates, der als vibrierende Aufgabe- oder Fördervorrichtung bekannt ist. Im Prinzip besteht eine solche vibrierende Aufgabe- oder Fördervorrichtung aus einer mehr oder weniger geneigten Platte, die der Einwirkung pulsierender Vibrationen ausgesetzt ist. Die Natrium-Carboxymethylcellulose oder andere zu behandelnde Materialien werden im oberen Teil der abwärts geneigten Platte zugeführt. Diese Platte ist zweckmässig in der Form eines Troges oder einer Wanne ausgebildet.
Wasser in den benötigten Mengen wird auf das Material aufgesprüht, welches sich im oberen Teil der vibrierenden Fördervorrichtung befindet. Überraschenderweise wird nur der Teil des Materials, der durch diese Wasserbehandlung in eine leicht dispergierbare bzw. lösbare Form übergeführt wird, nach und nach in einer dünnen Schicht dem unteren Ende der Vorrichtung zu bewegt und kann dort kontinuierlich entleert werden. Das unbehandelte oder nur ungenügend be handelte Material bleibt beziehungsweise bewegt sich dem oberen Ende der vibrierenden Vorrichtung zu und wird so erneut der Wasserbehandlung ausgesetzt.
Die vibrierende Fördervorrichtung gestattet nicht nur eine kontinuierliche Behandlung der Na trium-Carooxymethylcellulose oder anderer schwierig dispergierbarer Materialien, sondern auch eine kontinuierliche Sichtung und Trennung des unbehandelten oder ungenügend behandelten Materials von dem ausreichend behandelten, leicht dispergierbaren oder lösbaren Material. Sollte doch noch unbehandeltes oder ungenügend behandeltes Material in dem behandelten Material mitgeschleppt und am unteren Ende der vibrierenden Fördervorrichtung abgeführt werden, so kann es leicht von diesem durch nachfolgendes Sieben getrennt werden, da seine Teilchengrösse erheblich kleiner ist als die des behandelten Materials.
Es mag dahingestellt bleiben, worauf die überrauchende Wirkung der Wasserbehandlung unter gleichzeitiger Vibration zurückzuführen ist. Es scheint aber, als ob eine gewisse teilweise und/oder oberflächliche Hydratisierung des behandelten Meute rials und eine Änderung seines statischen Ladezustandes eintritt, wodurch eine schwammartige Struktur der Einzelteilchen und eine abstossende Wirkung erzielt zu werden scheint.
Die vibrierende Platte oder Wanne oder zumindest ihr unterer Teil kann zum Beispiel durch Infrarotlicht oder auf andere Art und Weise beheizt werden. Dadurch wird eine etwaige Kondensation von Feuchtigkeit auf ihrer Oberfläche ausgeschaltet und das behandelte Material fällt in weitgehend trockener Form an, wenn es die vibrierende Vorrichtung verlässt. Auf diese Weise kann nachfolgendes Trocknen des behandelten Materials vermieden werden.
Die erhaltene trockene behandelte Natrium Carboxymethylcellulose oder andere so behandelte Materialien haben im allgemeinen ein erheblich reduziertes Schüttgewicht. Wenn man zum Beispiel Natrium-Carboxymethylcellulose mit einem Schüttgewicht von 0,6 gemäss vorliegender Erfindung mit Wasser behandelt, so wird das Schüttgewicht auf 0,26 reduziert, das heisst also um mehr als 500/o. In ähnlicher Weise zeigen auch andere Materialien bei der Wasserbehandlung gemäss vorliegender Erfindung ein erheblich erniedrigtes Schüttgewicht. Der Neigungswinkel der Platte oder Wanne kann variiert werden, und zwar zwischen 10 und 600. Vorzugsweise liegt der Neigungswinkel zwischen 15 und 30O.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, nicht nur die Platte der Wanne schräg zu stellen, sondern auch den Elektromagneten, der die Vibration bewirkt, so dass die Teilchen des behandelten Materials mehrfach in einem der Neigung entsprechenden Winkel in einem gewissen Gleichtakt mit der Vibration aufwärts und vorwärts geworfen werden. Durch eine bestimmte Einstellung des Neigungswinkels und der Intensität und Anzahl der Vibrationen pro Minute lässt sich die Teilchengrösse undl/oder das Schüttgewicht der behandelten Natrium-Carboxymethylcellulose beziehungsweise der behandelten anderen Materialien regulieren. Je grösser die Zahl der Vibrationen pro Minute ist, umso grösser muss im allgemeinen auch der Neigungswinkel sein.
Die Menge an Wasser, mit der das zu behandelnde Material versetzt wird, ist ebenfalls abhängig von den Eigenschaften des betreffenden Ausgangmaterials und seiner Zusammensetzung. Für Natrium-Carboxymethylcellulose hat sich zum Beispiel eine Wassermenge von 100/o ihres Gewichtes als besonders vorteilhaft erwiesen. Andere Stoffe benötigen die gleichen oder auch geringere oder grö ssere Wassermengen.
Einfache Versuche gestatten es, den zweckmässigsten Neigungswinkel der Platte oder Wanne, die zweckmässigste Intensität und Anzahl der Vibrationen und auch die vorteilhafteste Wassermenge für jedes bestimmte Ausgangsmaterial festzustellen, um ein behandeltes Material der gewünschten Teilchengrösse, des geforderten Schüttgewichtes und des gewünschten Löslichkeits-oder Dispergierungsgrades zu erzielen. Mass und Intensität der Vibration sowohl als auch der Neigungswinkel regulieren ebenfalls die sichtende Wirkung der Platte oder Wanne der geneigten vibrierenden Fördervorrichtung.
Die Temperatur während der Behandlung der Natrium-Carboxymethylcellulose oder anderer schwer dispergierbarer Materialien mit Wasser kann auch variiert werden. Arbeiten bei Zimmertemperatur hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn man das Material mit einem feinen Wassernebel besprüht.
Verwendet man mit Wasserdampf gesättigte Luft, so empfiehlt sich das Arbeiten bei einer Temperatur von 45-50 , um zufriedenstellende Resultate zu erzielen. Höhere oder niedere Temperaturen können natürlich ebenfalls Verwendung finden.
Wie bereits oben erwähnt, kann man an Stelle von Natrium-Carboxymethyicellulose auch andere schwer dispergierbare und lösbare Materialien ge mäss der vorliegenden Erfindung in eine besser dispergierbare bzw. leichter lösbare Form überführen. Dabei werden ebenfalls Produkte erhalten, die schnell und leicht dispergiert und/oder in Wasser oder anderen Flüssigkeiten gelöst werden können und die Lösungen oder Dispersionen von etwa den gleichen physikalischen und chemischen Eigenschaften liefern wie das unbehandelte Material.
Obwohl die behandelte Natrium-Carboxymethyl cellulose und andere Materialien leicht in Wasser dispergierbar sind und daher keine Netzmittel benötigen, so kann es doch unter Umständen von Vorteil sein, solchen Produkten Netzmittel einzuverleiben, um ihre schnelle und gleichmässige Lösbarkeit oder Dispergierbarkeit noch zu fördern. Zu diesem Zwecke hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Netzmittel dem Wasser zuzusetzen, mit dem das schwer dispergierbare oder lösbare Material besprüht oder in anderer Weise behandelt wird.
Selbstverständlich können auch andere chemische Stoffe als Netzmittel dem wässrigen Behandlungsmittel zugesetzt werden, zum Beispiel desodorisierende Mittel, Riechstoffe, geruchsverdeckende Mittel, Farbstoffe und andere Stoffe, die den zu behandelnden Materiallen zugesetzt werden sollen und die ebenfalls mit der wässrigen Behandlungsiösung aufgesprüht werden können.
Es ist auch möglich, an Stelle von Wasser oder wässrigen Flüssigkeiten für die Behandlung der Natrium-Carboxymethylcellulose und dergleichen Materialien andere nichtwässrige Flüssigkeiten zu verwenden. Zum Beispiel hat sich eine Behandlung mit Alkohol als ebenso brauchbar wie eine Behandlung mit Wasser für die Löslichmachung der Natrium Carboxymethylcellulose erwiesen. Man wird natürlich in den meisten Fällen Wasser oder wässrige Flüssigkeiten verwenden, da diese billiger sind. Die Behandlung mit organischen Lösungsmitteln, zum Beispiel mit Alkohol, Aceton, Essigsäureester und anderen Lösungsmitteln, in denen das zu behandelnde Ausgangsmaterial löslich oder quellbar ist, ist jedoch von Vorteil in all solchen Fällen, in denen es sich um ein wasserempfindliches oder durch Was ser zersetzbares Material handelt.
Die Behandlung mit anderen Flüssigkeiten als Wasser oder wässrigen Lösungen hat den weiteren Vorteil, dass es möglich ist, gleichzeitig Natrium-Carboxymethylceilulo se und andere zu behandelnde Materialien mit chemischen Stoffen zu behandeln, die nicht in Wasser löslich sind, die sich aber in solchen organischen Lösungsmitteln lösen.
Der Apparat, der für die Durchführung der Vibrationsbehandlung mit Wasser oder anderen Flüssigkeiten gemäss vorliegender Erfindung findet, kann von beliebiger Konstruktion sein. Wesentlich ist nur, dass das zu behandelnde Material gleichzeitig sowohl einer Vibrationsbehandlung als auch einer Behandlung mit feinverteiltem Wasser oder anderen Flüssigkeiten ausgesetzt werden kann. Besonders bewährt hat sich ein Apparat, wie er zum Beispiel als vibrierende Fördervorrichtung in der Technik Verwendung findet. Ein solcher Apparat soll in den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. In diesen Zeichnungen stellen
Fig. 1 eine Seitenansicht des Apparates, und
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Apparatur der Fig. 1 längs der Linie II-II dar.
In den Fig. 1 und 2 wird die Wanne 1 durch die Bodenplatte 5 und die Seitenwände 6 und 7 gebildet. Die Wanne 1 ist an ihrem oberen Ende durch Stirnwand 2 und an ihrem unteren Ende durch Querwand 3 abgeschlossen. Die Querwand
3 ist mit einer Öffnung 4 versehen, durch die das behandelte Material 14 entleert werden kann. Die
Wanne 1 wird einer pulsierenden Vibration mit Hilfe eines pulsierenden Elektromagneten 8 unterworfen.
Wanne 1 sowohl als auch Vibriervorrichtung 8 werden von einem Gestell 9 getragen. Die Aufgabe vorrichtung 10 führt der Wanne 1 das zu behan delnde Material 12 in einem vorbestimmten Verhältnis zu, während die Sprühvorrichtung 11 Wasser, ebenfalls in einem vorbestimmten Verhältnis, auf das Material 13, das sich auf der Bodenplatte 5 befindet, aufsprüht. Wie ersichtlich, wird das Material bei der Sprühbehandlung einer pulsierenden Vibration unterworfen. Es ist selbstverständlich möglich, auch andere geeignete Arten einer Vibriervorrichtung 8 an Stelle eines pulsierenden Magneten zu verwenden, z. B. Vibriervorrichtungen, die pneumatisch oder durch Feder- oder Exzenterwirkung oder dergleichen betätigt werden.
Wie aus der Zeich- nung ersichtlich ist, ist nicht nur die Wanne 1 son dem auch die Vibriervorrichtung 8 geneigt ange- ordnet, so dass das zu behandelnde Material 13 sich auf der Bodenplatte 5 in einem vorbestimmten Neigungswinkel bewegen kann.
Beispiel 1
Die Vibrierapparatur besteht aus einer kleinen vibrierenden Wanne 1 mit einem flachen Bett 5.
Sie ist etwa 45 cm lang und 8 cm breit. Eine solche vibrierende Fördervorrichtung wird zum Beispiel von der Firma Syntron Company mit einer Leistung von 0,7 Ampere und einem Kraftverbrauch von 20 Watt geliefert. Dieser Apparat wird so aufgestellt, dass die Wanne, wie aus der Zeichnung hervorgeht, einen Neigungswinkel von etwa 250 aufweist. Schwer dispergierbare Natrium-Carboxymethyloellulose wird kontinuierlich dem oberen Ende dieser Wanne zugeführt und wird darauf pulsierenden Vibrationen unterworfen, und zwar in einer solchen Weise, dass 3000 Vibrationen pro Minute erzeugt werden und der Hub etwa 0,8 mm beträgt.
Ein feiner Wassernebel wird auf das vibrierende Material am oberen Ende der Wanne in einer Menge von 1,5 kg pro Stunde für 13 kg Natrium-Carboxymethylcellulose, weiche Menge der Apparatur pro Stunde zugeführt wird, aufgesprüht. Die schwer dispergierbaren Teilchen der Natrium-Carboxymethylcellulose absorbieren dabei gewisse Wassermengen und werden in körnige Einzelteilchen von schwammartiger Struktur übergeführt, die sich auf der Wanne ungehindert abwärts bewegen. Das behandelte Material 13 wird kontinuierlich durch die Öffnung 4, die am unteren geschlossenen Ende der Wanne vorgesehen ist, als geführt. Der grösste Teil des unbehandelten oder ungenügend behandelten Materials dagegen fliesst in der Wanne aufwärts und sammelt sich an ihrem oberen abgeschlossenen Ende an.
Es wird dabei erneut der Wirkung des Wassers ausgesetzt, bis es genügend Mengen an Wasser absorbiert hat und sich ebenfalls abwärts gegen das untere Ende der Wanne zu bewegt. Der Durchsatz an behandeltem Material kann, je nach dem Neigungswinkel der Wanne, erhöht oder herabgesetzt werden. Während das Ausgangsmaterial ein Sieb passiert, in dem die
Sieböffnungen 0,25 mm weit sind, gehen nur etwa
100/o des behandelten Materials, wie es die Appab ratur verlässt, durch ein solches Sieb hindurch. Dieses das Sieb passierende Material besteht aus ungenügend behandelter Natrium-Carboxymethylcellulose, die mit dem behandelten Material mitgeschleppt wurde. 90 /o des Materials werden dagegen in einer leicht dispergierbaren Form erhalten.
Seine Teilchengrösse ist so bemessen, dass 100 /a durch ein Sieb hindurchgehen, in dem die Sieböffnungen 2,38 mm weit sind. Das Material wird danach bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 50/0, das heisst bis auf den normalen Feuchtigkeitsgehalt handelsüblicher Natrium-Carboxymethylcellulose getrocknet.
Ein so erhaltenes Material ist in heissem oder kaltem Wasser leicht dispergierbar. 1 /o ige wässrige Dispersionen werden zum Beispiel bei 700 C innerhalb von weniger als 3 Minuten erhalten, wiäh- rend unbehandeltes Ausgangsmaterial hierfür mehr als eine Stunde benötigt.
Die erhaltene leicht dispergierbare Natrium Carboxymethylcellulose unterscheidet sich von dem Ausgangsmaterial vor allium durch ihr niedriges Schüttgewicht von etwa 0,26, während das Aus gangsmaterial ein Schüttgewicht von etwa 0,6 aufweist. Die körnigen Einzelbeilchen des erhaltenen leicht dispergierbaren Materials haben eine schwammartige Struktur, sie zerbröckeln nicht und ballen beim Ausschütten nicht zusammen. Sie sind durch leichten Druck, zum Beispiel durch Fingerdruck, zusammenpressbar, nehmen aber sehr leicht ihre anfängliche schwammartige Struktur wieder an, wenn sie nur leicht zusammengedrückt worden sind. Jedes Einzelteilchen ist stabil genug, um nicht während des Hantierens damit zu zerbröckeln.
Wird das zu behandelnde Material jedoch hohem Druck ausgesetzt oder gemahlen, so wird seine leichte Dispergierbarkeit zerstört und die Teilchen werden wieder in das schwer dispergierbare Ausgangsmaterial umgewandelt. Die Viskosität von wässrigen Dispersionen, die aus solcher leicht dispergierbaren Natrium-Carboxymethylcellulose hergestellt werden, ist etwa die gleiche wie e die von Dispersionen des unbehandelten Ausgangsmaterials der gleichen Konzentration. Weder die stabilisierenden Eigenschaften noch andere chemische und physikalische Eigenschaften der Natrium-Carhoxymethylcellulose werden durch die Behandlung gemäss vorliegender Erfindung nachteilig beeinflusst.
Beispiel 2
Das Ausgangsmaterial, die Apparatur und das Verfahren entsprechen im wesentlichen denen des Beispieles 1. An Stelle des Besprühens mit kaltem Wasser wird das zu behandelnde Material der Einwirkung von warmer Luft von etwa 450, die mit Wasserdampf gesättigt ist, ausgesetzt. Während die Ausbeute, wenn man in dieser Weise vorgeht, etwas niedriger ist als bei dem im Beispiel 1 beschriebenen Besprühen mit Wasser, so ist die Gefahr, dass dem Material zuviel Wasser zugeführt wird und die Teilchen zu feucht werden und al's eine Folge davon an den Wänden der vibrierenden Wanne haften, erheblich herabgesetzt. Die erhaltene, leicht dispergierbare Natrium-Carboxymethylcellulose hat etwa die gleichen Eigenschaften wie das gemäss Beispiel 1 erhaltene Produkt.
Beispiel 3
Wenn man, wie in Beispiel 1 beschrieben, vorgeht, aber an Stelle von Natrium-Carboxymethylcellulose pulverförmiges irisches Moos verwendet, so wird ein körniges freifliessendes, nicht zerbröckelndes Material von schwammartiger Struktur erhalten, welches ein geringes Schüttgewicht hat und viel schneller in Wasser dispergierbar ist a(ts das Ausgangsmaterial, während seine sonstigen physikalischen und chemischen Eigenschaften im wesentlichen unverändert geblieben sind. Schüttet man das behandelte Material in Wasser, so bilden sich keine Klumpen, und es ballt sich auch nicht zusammen. Im Gegenteil, die Einzelteilchen trennen sich bei Berührung mit Wasser sofort voneinander, so dass keine Zusammenballung eintreten kann.
Beispiel 4
Borsäure, die sich gewöhnlich schwer auflösen lässt, wird der vibrierenden Wanne, die unter einem Neigungswinkel von 19 aufgestellt ist, an deren oberem Ende zugeführt. Die Wanne wird 3600 Vibrationen pro Minute bei einem Hub von 0,4 mm ausgesetzt. Im oberen Teil der Wanne wird die Borsäure mit Wasser besprüht. Dadurch wird sie leicht wasserlöslich gemacht. Die behandelte Borsäure wandert unter Vibration dem unteren Ende der Wanne zu und wird dort kontinuierlich entleert.
Der Durchsatz beträgt etwa 3,8 kg pro Stunde. Etwa 0,18 kg Wasser pro Stunde entsprechend einer Menge von 4,7 0/o, werden für die Behandlung des Materials verwendet. Das Schüttgewicht der behandelten Borsäure beträgt 0,32 im Gegensatz zu einem Schüttgewicht für unbehandeltes Material von 0,43.
Die behandelte Borsäure hat ihre Neigung, auf dem Wasser zu schwimmen und sich zusammenzuballen, völlig verloren. Beim Zusatz zu Wasser sinkt sie sofort zu Boden, und die Zeit, die benötigt wird, um eine 3 0/o, ige Lösung he, rzustellen, wird von 9 Minuten und 16 Sekunden für die handelsubliche Borsäure auf 2 Minuten und 12 Sekunden für die erfindungsgemäss erhaltene leicht lösliche Borsäure herabgesetzt.
Wie oben bereits ausgeführt, erzeugt die vibrie rende Fördervorrichtung 3,8 kg behandelte Borsäure pro Stunde. Wenn man den Neigungswinkel erhöht und den Hub vergrössert, so kann man auch die eir- zeugte Menge erhöhen. Etwa 97 0/o des behandelten Materials werden bei einem einzigen Durchgang durch den Apparat löslich gemacht.
Die Teilchengrösse der unbehandelten Borsäure ist eine solche, dass 1000/ob des Materials durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,25 mm passieren. Durch die erfindungsgemässe Behandlung wird die Teilchengrösse jedoch so erhöht, dass die Teilchen von einem Sieb mit einer Maschenweite von 0,25 mm völlig zurückgehalten werden, jedoch durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 2,38 mm vollständig hindurchgehen.
Beispiel 5 Polyac ; rylamid, wie es unter dem Warenzeichen PAM 200 im Handel erhältlich ist, ist ausserordentlich schwer zu dispergieren. Das feingepulverte Material, dessen Teilchengrösse eine solche ist, dass es ein Sieb von 0,14 mm Maschenweite passiert, wird durch den Apparat geschickt, wie ee r im Bei- spiel 1 Verwendung findet, wobei mit 3600 Vibrationen pro Minute und einem Hub von etwa 0,8 mm gearbeitet wird. Das Polyacrylamid wird mit Wasser in einer Menge von etwa 1,7 kg pro Stunde besprüht. Diese Menge entspricht etwa 12 0/o des dem Apparat zugeführten Polyacrylamids. Der Neigungswinkel der Wanne beträgt 28O und die Ausbeute ist etwa 13,5 kg pro Stunde.
Das Polyacrylamid wird, wie oben beschrieben, am oberen Ende der vibrierenden Wanne zugeführt und wird kontinuierlich an ihrem unteren Ende entleert. Das erfindungsgemäss behandelte Material ist leicht dispergierbar in Was- ser und ballt sich nicht zusammen und bleibt auch nicht am Rührer haften. Bei einer Temperatuir von 75 wird die Zeit, die zur Erzeugung einer 1 0/obigen Lösung notwendig ist, von 41 Minuten für das handelsübliche Material auf sechseinhalb Minuten für das leicht dispergierbare Material gemäss der vorliegenden Erfindung herabgesetzt. Etwa 95 /o des Poly- acrylamids werden bei einem einzigen Durchgang durch den Apparat in eine leicht dispergierbare Form übergeführt.
Beispiel 6
Karayagummi ist ebenfalls schwierig in Wasser zu dispergieren. Um es leichter dispergierbar so erhält man ein körniges, freifliessendes, nicht bröckeliges Material von schwammartige, r Struktur, das ein geringes Schüttgewicht aufweist und ebenfalls viel schneller in Wasser dispergierbar ist als das Ausgangsmaterial, während seine sonstigen physikalischen und chemischen Eigenschaften unverändert geblieben sind. Setzt man dem so behandelten Farbstoff Wasser hinzu, so ballt er sich nicht zu sammen und bildet auch keine Klumpen. Im Gegenteil, die Einzelkörner des Farbstoffes trennen sich sofort voneinander, sobald sie mit Wasser in Berührung kommen, so dass keine Zusammenballung eintreten kann. Der Farbstoff zeichnet sich ausserdem durch Staubfreiheit aus.
Andere schwierig dispergierbare organische und anorganische Pigmente und Farbstoffe können, wie bereits oben erwähnt, ebenfalls in eine leicht dispergierbare, nicht zusammenballende und nicht stäubende Form übergeführt werden, wenn sie einer Wasserbehandlung unterworfen werden, wie sie im Beispiel 1 beschrieben wird.
Das Arbeiten mit den unbehandelten Farbstoffen und Pigmenten leidet bekannterweise unter dem Nachteil, dass diese Stoffe stark stauben. Im Gegensatz dazu ist die Staubbildung bei den körnigen, freifliessenden, nicht zerbröckelnden Farbstoffen und Pigmenten, wie sie gemäss vorliegender Erfindung erhalten werden, erheblich herabgesetzt oder ganz vermieden, so dass die Handhabung dieser Materialien in der Fabrik und Färberei ganz wesentlich erleichtert wird. Dieser Vorteil, der durch das vorliegende Verfahren erzielt wird, ist in vielen Fällen von mindestens der gleichen Wichtigkeit wie die Verbesserung der Disperglerbarkeit in Wasser oder anderen Flüssigkeiten.
Beispiel 9
Geht man so vor, wie dies oben im Beispiel 1 beschrieben wird, und benutzt dabei anstelle von Natrium-Carboxymethylcellulose ein pulverisiertes Pektin von einer solchen Teilchengrösse, dass es ein Sieb von etwa 0,15 mm Maschenweite passiert, so erhält man ein körniges, freifliessendes, nicht brökkelndes Material von schwammartiger Struktur, dessen Schüttgewicht viel niedriger ist als das des Aus gangsmaterials und das sich sehr leicht in Wasser dispergieren lässt, ohne bei Berührung damit zusammenzuballen und Klumpen zu bilden. Seine sonstigen physikalischen und chemischen Eigenschaften bleiben dabei im wesentlichen unverändert.
Wie oben bereits ausgeführt, kann das erfindungsgemässe Verfahren auch dazu benutzt werden, Stoffe leichter in anderen Dispergierungsmitteln dispergierbar zu machen als in Wasser. Zum Beispiel gelingt es, durch Behandlung von Benzoesäure mit Alkohol unter gleichzeitiger Vibration, diese viel leichter in Alkohol oder anderen organischen Lösungsmitteln, die mit Alkohol verträglich sind, dispergierbar zu machen. Ebenso erhält man durch Behandlung von Celluloseacetat mit wässrigem Aceton unter gleichzeitiger Vibration ein viel leichter in organischen Lösungsmitteln dispergierbares Material.
Natürlich können andere schwer dispergierbare Ausgangsmatetrialien und Behandlungsmittel als die oben genannten Verwendung finden. Auch können die Mengen an Wasser oder anderen Behandlungsflüssigkeiten und die Art und Weise, in der das Wasser oder Behandlungsmittel dem Ausgangsmaterial zugeführt wird, die Teilchengrösse der Ausgangsmaterialien, der Vibrationsgrad, die G,rösse des Hubes, der Neigungswinkel, die Temperatur und andere Reaktionsbedingungen, in denen Wasser oder andere Behandlungsmittel dem Ausgangsmaterial zugeführt werden, die Art und Weise, in der das zu behandelnde Material aufgearbeitet und von dem unbehandelten Material abgetrennt wird, usw.
abgeändert und modifiziert werden, ohne dass von dem vorliegenden Erfindungsgedanken der Behandlung mit Wasser oder anderen geeigneten Behandlungsflüssigkeiten unter gleichzeitiger Vibration abgewichen wird.