DE1015963B

DE1015963B - Verfahren zur Herstellung eines verdichteten, nichtstaubenden, leicht dispergierbaren Farbrusses

Info

Publication number: DE1015963B
Application number: DEC10262A
Authority: DE
Inventors: Curt B Beck; Wellesley Hills; Charles A Stokes
Original assignee: Godfrey L Cabot Inc
Current assignee: Godfrey L Cabot Inc
Priority date: 1954-01-25
Filing date: 1954-11-13
Publication date: 1957-09-19
Also published as: US2771347A; GB814101A; FR1152399A

Description

Verfahren zur Herstellung eines verdichteten, nichtstaubenden, leicht dispergierbaren Farbrußes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines verdichteten, nichtstaubenden, leicht dispergierbaren Farbrußes, der sich vorzugsweise für lithographische Zwecke und zur Herstellung von Druckerschwärze eignet.
Es sind bereits zahlreiche Verfahren zum Verdichten von für die Kautschukindustrie geeignetem Ruß bekannt. Diese bekannten Arbeitsverfahren eignen sich jedoch nicht zum Verdichten von Ruß für Drukkerschwärze, da der so behandelte Ruß sich nicht in befriedigender Weise in das Bindemittel einführen läßt. Nur durch die gleichzeitige Anwendung zusätzlicher Stoffe, z. B. von Emulsionsmitteln, war es bisher möglich, einen verdichteten Ruß für Druckerschwärze in Form von Kügelchen herzustellen, der sich in befriedigender Weise dispergieren läßt, und zwar vor allem wohl deswegen, weil die Kügelchen beträchtliche Mengen Wasser enthalten. Weiterhin müssen die Zusatzstoffe mit besonderem Bezug auf das Rezept der beabsichtigten Verwendung des Rußes ausgewählt werden, und ein bestimmter Stoff ist daher im allgemeinen nicht für alle Zwecke geeignet.
Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung gelingt nun die Überführung von Ruß in den verdichteten, staubfreien Zustand, ohne daß seine Dispergierbarkeit in Trägern für lithographische Farben oder in lackartigen Trägern beeinträchtigt wird. Solcher Ruß kann in beliebige Ansätze für Lithographenfarben oder Druckerschwärze eingeführt werden.
Der Ruß kann gemäß der Erfindung in bereits vorhandenen Verdichtungsvorrichtungen verarbeitet werden, die nur einer geringen. Abänderung bedürfen. Auch -,verden außer Wasser keine anderen Zusatzstoffe benötigt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird in einem horizontalen Drehrohr durchgeführt, in dem sich eine Walze befindet, die mindestens an ihren beiden Enden auf der gleichen, parallel zur Walzenachse verlaufenden Walzenmantellinie mit je einer aufgesetzten Nase versehen ist. Es können aber auch auf dieser Mantellinie, in beliebigen Abständen voneinander, mehrere solcher Nasen, deren höchsten Punkte in einer geraden, der Walzenachse parallelen Linie liegen, angebracht sein. Die Walze ist praktisch so lang wie das Drehrohr und ist mit dem Drehrohr nicht verbunden, sie kann sich vielmehr beim Drehen des Rohres frei in diesem bewegen. Bei jeder ihrer Umdrehungen wird die Walze durch die Nasen angehoben, wodurch die weiter unten beschriebene Wirkung eintritt.
Im Betrieb wird ein Ruß für Druckerschwärze in das Drehrohr in solcher Menge eingeführt, daß die Schichtdicke der feuchten Bußmasse im Drehrohr jederzeit kleiner ist als der Abstand des jeweils höchsten Punktes des Walzenmantels vom niedrigsten Punkt der Drehrohrinnenwand. Der Ruß wird mit 2 bis 1.2 Gewichtsprozent Wasser angefeuchtet, und zwar entweder bevor er in das Drehrohr gegeben wird oder aber auch erst in dem Drehrohr, und nach dem Befeuchten wird :das Drehrohr in Bewegung gesetzt. Sobald einmal das Verfahren angelaufen ist, verläuft es kontinuierlich. Der verdichtete Ruß wird am einen Ende des Drehrohres entnommen, während frischer Ruß am anderen Ende zugeführt wird.
Eine Vorrichtung, in .der das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafterweise durchgeführt wird, ist in den Figuren dargestellt.
Fig. 1 ist ein senkrechter Längsschnitt durch ein Verdichtungsdrehrohr mit Walze; Fi:g.2 ist ein senkrechter Querschnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1.
Das Verdichtungsdrehrohr 10 kann von der Art sein, wie sie üblicherweise zum Herstellen von Bußkügelchen verwendet wird. Sie läuft auf mit Gummi bereiften Rädern 12, die durch eine äußere (nicht dargestellte) Kraftquelle angetrieben werden. Am Einführende des Drehrohrs 10 ist ein Zufuhrrohr 14 und am Ausführende aus dem Drehrohr ein Abfuhrrohr 16 angeordnet. Im Drehrohr 10 rollt frei die Walze 18, die praktisch die gleiche Länge wie das Drehrohr 10 hat. Die Walze 18 ist an beiden Enden mit Nasen 20 versehen, so :daß sie bei jeder Umdrehung, wenn sie über die Nasen rollt, angehoben wird. Die Nasen 20 sind vorteilhafterweise aus Rohrsegmenten gebildet, die einen größeren Durchmesser als die Rolle 18 haben. Die Rußschicht 22 ist schematisch in Fig. 2 angegeben.
Wenn sich das Drehrohr 10 dreht, wird die. Walze 18 in der gleichen Richtung mitgenommen. Bei jeder ihrer Umdrehungen wird die Walze angehoben, wenn sie über die Nasen 20 rollt, und fällt dann wieder auf die Rußschicht. Wenn sich die Walze hebt, fließt der Ruß nach der tiefsten Stelle der Trommel. Würde die Walze nicht durch die Nasen 20 angehoben werden, so könnte der Ruß nicht zum tiefsten Punkt des Drehrohrs gleiten, und die Walze könnte ihre verdichtende Wirkung nicht ausüben.
Obwohl das Verfahren gemäß der Erfindung vorteilhafterweise in Drehrohren üblicher Art durchgeführt wird, wie sie zur Herstellung von Kügelchen bisher verwendet wurden, wird dabei aber nur ein kleiner Teil des Rußes in Kügelchen übergeführt. Wie Versuche ergeben haben, muß die Bildung größerer Mengen Kügelchen vermieden werden, da bei Anwesenheit größerer Mengen von Kügelchen eine befriedigende Dispersion in flüssigen Farbträgern nicht möglich ist. So sind Verfahren, wie sie beispielsweise in der USA.-Patentschrift 2 164 164 beschrieben sind, bei denen einfache Walzen, d. h. ohne die erfindungsgemäßen Nasen, in Drehrohren die Bildung harter Kügelchen fördern, für die Zwecke der Erfindung völlig ungeeignet.
Der Mechanismus des Verdichtens, wie er beim Verfahren gemäß der Erfindung eintritt, dürfte folgendermaßen zu erklären sein: Wenn sich das Drehrohr dreht, so dreht sich die Walze ebenfalls, allerdings mit größerer Geschwindigkeit, auf einem exzentrischen Wege. Die Walze wird von den Nasen angehoben, fällt auf die Rußschicht, rollt über die Oberfläche der Schicht und wird wieder angehoben, so daß der Ruß von der nach oben drehenden Walzenwand heruntergleiten kann. Die Walze muß genügend schwer sein, um einerseits die Verdichtung zu erwirken und um andererseits die Bildung von Kügelchen zu verhindern. Im Versuchsbetrieb haben Walzen verschiedenen Gewichts von 30 bis 150 kg/m Länge der Walze zu befriedigenden Ergebnissen geführt.

Im folgenden Beispiel sind Zahlenangaben über die bei der Durchführung .des Verfahrens gemäß der Erfindung erzielbaren Ergebnisse enthalten:

Versuchs-Nr. B-61 I B-19

Rußsorte (Channelruß) ... . A B

Drehrohrdurchmesser in m 1,83 0,41

Drehrohrlänge in m ....... 3,05 0,46

Umdrehungen je Minute .. 9 5

Tiefe der Rußschicht in cm 35,5 15

Durchmesser der Walze in cm 32,4 14,1

Länge der Walze in cm .... 300 42

Gewicht der Walze in kg . . 159 14,5

Länge der Nasen in cm . .. . 3,8 1,3

Feuchtigkeitsgehalt des

Rußes in Gewichtsprozent 4 8,3

Schüttgewicht des Rußes

in kg/m3

vor der Behandlung ... 192 200

nach der Behandlung . . 274 256

erzeugte Menge in kg/h ... 57 bis 91 0,45

Nach Zerkleinern des Produktes B-61 und Durchstreichen des Produktes B-19 durch ein Sieb Din 1171/20 wurde der Ruß auf einem Dreiwalzenstuhl in einen Standardlack für lithographische Zwecke eingearbeitet.

Versuchs-Nr. I B-61 I B-19

1/o Ruß . .. .. .. .. .. .. .. .. .. 10 12

Mischzeit in Selzunden . ... 60 40

Durchgänge

durch den Walzenstuhl . . 2 bis 3 3 bis 4

In keinem Fall ergab sich ein Rückstand, und die Dispersion im Lack ist die gleiche wie die für unverdichteten lockeren Ruß gleicher Art.

Verschiedene der vorstehend angegebenen Bedingungen sind kritisch, so insbesondere der Wassergehalt und die Tiefe der Rußschicht. So können nur 2 bis 12, vorzugsweise 2 bis 7 Gewichtsprozent Wasser, bezogen auf das Rußgewicht, angewendet werden, und die Tiefe der Rußschicht im Drehrohr muß jederzeit kleiner sein als der Abstand des jeweils höchsten Punktes des Walzenmantels vom niedrigsten Punkt der Drehrohrinnenwand, d. h. als der Durchmesser der Walze, vermehrt um die einfache Länge der Nasen.
Wenn berücksichtigt wird, daß der handelsübliche Farbruß eine Dichte von etwa 50 bis 210 kg/m3 hat, sehr locker und staubend ist, wird ersichtlich, welchen Vorteil das Verfahren gemäß der Erfindung bietet. Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird der sehr lockere und staubende Ruß des Handels praktisch nichtstaubend gemacht bei gleichzeitiger schwacher Erhöhung seiner Dichte auf etwa 256 kg/in3 oder wenig mehr, wobei er jedoch hinsichtlich seiner Dispergierbarkeit in Farbträgern auf üblichen Dreiwalzenstühlen praktisch unbeeinflußt bleibt.
Obwohl der erfindungsgemäß verdichtete Ruß sich im allgemeinen auf Dreiwalzenstühlen in den Träger mit nur geringem Rückstand einmischen läßt, ist es zuweilen vorteilhaft, den verdichteten Ruß vorher mechanisch zu zerkleinern, um das Einmischen zu erleichtern. So kann .der verdichtete Ruß beispielsweise durch einen Kreiselverdichter geleitet und durch ein Sieb gebürstet werden. Durch eine derartige Behandlung wird die Dichte zwar ein wenig vermindert, aber die Staubfreiheit nur sehr wenig beeinflußt.

Claims

PATEN TANSPBCCHE: 1. Verfahren zur Herstellung eines verdichteten, nichtstaubenden, leicht dispergierbaren Farbrußes, wobei loser, flockiger Ruß mit Wasser versetzt durch ein im wesentlichen waagerecht liegendes, sich langsam drehendes Rohr geschickt wird, in dem längs eine zylindrische, schwere Walze liegt, dadurch gekennzeichnet, daß ein loser, flockiger Farbruß mit 2 bis 12 Gewichtsprozent Wasser angefeuchtet durch ein Drehrohr geschickt wird, dessen Walze mindestens an ihren beiden Enden auf der gleichen, parallel zur Walzenachse verlaufenden Walzenmantellinie mit je einer radial aufgesetzten Nase versehen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der feuchten Bußmasse im Drehrohr jederzeit kleiner ist als der Abstand des jeweils höchsten Punktes des Walzenmantels vom niedrigsten Punkt der Drehrohrinnenwand.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit des Rußes im Drehrohr so bemessen wird, daß der das Drehrohr verlassende Ruß ein Schüttgewicht von mindestens 0,256 kg/1 aufweist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, .daß die Walze mit mehr als zwei, aber auf der gleichen, parallel zur Walzenachse verlaufenden Walzenmantellinie radial aufgesetzten Nasen versehen ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der verdichtete Ruß nach Verlassen des Drehrohrs mechanisch zerkleinert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 213 059, 2 309 970; deutsche Patentanmeldung D 11815 IV b / 12i.