DE1224859B

DE1224859B - Verfahren zum Herstellen von Perlruss

Info

Publication number: DE1224859B
Application number: DED47060A
Authority: DE
Inventors: Dr Lothar Rothbuehr
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1965-04-17
Filing date: 1965-04-17
Publication date: 1966-09-15

Description

Verfahren zum Herstellen von Perlruß Die Erfindung betrifft die Herstellung von Perlruß, der hauptsächlich in der Kautschukindustrie eingesetzt wird, und insbesondere Perlruß mit hoher Perlfestigkeit und niedrigem Perlabrieb.
Es ist bekannt, die einzelnen Rußsorten entweder trocken oder naß zu perlen. Bei der trockenen Perlung wird der weitgehend trockene oder nur mit geringer Feuchtigkeit (weniger als 201)/,) beladene Ruß in Trommeln einer rotierenden Bewegung ausgesetzt, wodurch er in Perlform übergeführt wird. Eine Reihe von Rußtypen läßt sich jedoch nach diesem Verfahren nur relativ schwierig verarbeiten. Diese Typen müssen naß geperlt werden. Bei der Anwendung des Naßperlprozesses erhält man Perlen, die 35 bis 600/, Wasser enthalten. Anschließend werden diese Perlen in rotierenden Trommeln unter Anwendung erhöhter Temperatur getrocknet.
Bei der Naßverperlung können die Eigenschaften des Rußes beeinflußt werden. So ist es bekannt, hygroskopische Substanzen zuzusetzen, die eine schnelle Dispergierung bei der Weiterverarbeitung, beispielsweise in der Kautschukindustrie, ermöglichen. Andererseits ist es heute meist entscheidender, einen gut förderbaren Ruß herzustellen, da das Problem der Dispergierung durch technische Maßnahmen gelöst werden kann.
Durch die Fördersysteme innerhalb der Rußfabrik und durch den Transport von der Rußfabrik zum Verbraucher werden die Perlen mechanisch beansprucht; dadurch entsteht, wenn der Ruß ohne Zusatz verperlt wurde, ein beachtlicher Staubanteil. Dies ist außerordentlich unerwünscht, da die Fließeigenschaften des Rußes dadurch stark leiden und die Verstaubung dem Verbraucher zu schaffen macht.
Man hat deshalb versucht, dem der Naßperlung zuzuführenden Ruß Bindemittel einzuverleiben, die den erhaltenen Perlen eine ausreichende Festigkeit geben. Die Bindemittel werden dabei entweder im Perlwasser bei der Naßperlung als Oberflächenschicht oder auch auf den trockenen Ruß aufgespritzt.
Es ist bekannt, als Bindemittel Kohlehydrate, also natürlich vorkommende Verbindungen mit der Bruttoformel Cm(Hz0). .einzusetzen, und zwar wird in erster Linie Melasse, ein billiges Kohlehydratabfallprodukt, verwendet. Es wurde jedoch festgestellt, -daß die Kohlehydratzusätze bei der Fertigung des Perlrußes keineswegs ein Optimum darstellen; insbesondere nicht in bezug auf Perlhärte bzw. Perlfestigkeit und Perlabrieb.
Es wurde nun ein Verfahren gefunden, bei dessen Durchführung man zu Perlruß mit wesentlich höherer Perlfestigkeit und erheblich geringerem Perlabrieb kommt als bisher. Dieses Verfahren zum Herstellen von Perlruß durch Naßperlung unter Zusatz eines Bindemittels ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ruß -während des Perlens mit Wasser behandelt wird, das Pentaerythrit und/oder Dipentaerythrit oder diese Alkohole enthaltende Stoffe als Bindemittel enthält.
Die Menge des dem - Perlwasser als Bindemittel zuzusetzenden Alkohols beträgt vorzugsweise 0,2 bis 1,5 Gewichtsprozent, den Alkohol 100°/oig gerechnet, der zu perlenden Trockenrußmenge.
Besonders wirtschaftlich arbeitet man, wenn man als Bindemittel die Ablauge verwendet, die bei der Pentaerythritherstellung anfällt und die unter anderem Pentaerythrit und Dipentaerythrit enthält. In diesem Falle sollen auf 100 Gewichtsteile zu perlenden Trockenrußes 0,2 bis 2,5 Gewichtsteile Ablauge-Festsubstanz eingesetzt werden.
Zum besseren Verständnis des Erfindungsgedankens werden nun Beispiele gebracht und im Rahmen dieser Beispiele Vergleichsversuche zum Beweis für den technischen Fortschritt. Zunächst muß festgelegt werden, nach welchen Prüfmethoden die Perlhärte und der Perlabrieb erfaßt werden. Prüfmethflde zur Messung der Perlhärte Ein poliertes Stahlrohr mit einer Länge von 23 cm und einem Innendurchmesser von 5,1 cm wird mit einem passenden massiven Tauchkörper enger Toleranz versehen. Der Tauchkörper wiegt 1360 g. Das Stahlrohr ist unten mit einer Grundplatte verschlossen, die durch Drehung einer Kurbel mit einer Hammervorrichtung angeschlagen werden kann. Die Messung wird durch Einfüllung des P.erlrußes in das Stahlrohr bis kurz unter den oberen Rand begonnen. Dann wird der Tauchkörper auf den Ruß aufgesetzt, mit der Hammervorrichtung zehnmal angeschlagen, der Tauchkörper vorsichtig entfernt und das Stahlrohr gekippt. Wenn der Ruß restlos aus dem Stahlrohr herausfällt, ist der Endpunkt der Perlfestigkeit noch nicht erreicht. Die Prozedur wird -wiederholt, der Tauchkörper aber noch mit zusätzlichen Gewichten versehen, bis beim Kippen des Stahlrohres ein Teil des -Rußes an der Wandung hängenbleibt. Dieser Punkt wird in Kilogramm Belastung angegeben. Die Bestimmung entspricht in den Grundzügen der ASTM-Vorschrift D 1937-62 T, Methode B, bei der hier angewandten Methode wird aber zusätzlich zehnmal angeschlagen und die Probe somit einer noch härteren Belastung ausgesetzt. Prüfmethode.zur Messung des Perlabriebs Eine mechanische Siebmaschine mit Horizontalbewegung wird mit Siebboden, einem Sieb mit 0,15 mm lichter Maschenweite (1600 Maschen/cm2, DIN 1171) und einem Siebdeckel versehen. 50 g Perlruß werden auf das Sieb gegeben und zunächst durch 2 Minuten langes Rütteln die Feinanteile entfernt. Dann wird der Siebboden von den Feinanteilen gesäubert. Anschließend wird die Probe nochmals 8 Minuten gerüttelt. Der bei dem 8 Minuten langen Rütteln in den Siebboden fallende Abrieb wird als »Perlabrieb« bezeichnet, die Menge wird in Prozent ausgedrückt.

Nach Festlegung der Prüfmethoden wird un der Inhalt des Erfindungsgedankens am besten aus den nachstehenden Beispielen und. -Vergleichsversuchen ersichtlich. Beispiel 1 In einer kontinuierlichen Naßperlmaschine bekannter Bauart wird ein FEF-Ruß mit Wasser verperlt. Die hergestellten feuchten Rußperlen enthalten 53 bis 54°/o Wasser. Die feuchten Perlen werden in einem kontinuierlichen Trommeltrockner bei etwa 190 ° C getrocknet. Bei diesem Beispiel wurden 0,60/, Pentaerythritablauge (Trockensubstanz, berechnet auf trockenen Ruß) zugesetzt. In einem Vergleichsversuch wurde die Pentaerythritablauge durch die gleiche Menge Melasse ersetzt. Folgende Ergebnisse wurden erhalten

0,60o 0,6 0 10

Zusatz Pentaerythrit- Melasse

ablauge

Perlabrieb (°/o) . . . . . . . . . . . . 0,5 1,0

Siebanalyse (°/o)

>1,5 mm............... .. 23,90 40,87

1,0. bis 1,5 mm . . . . . . . . . . . 38,78 38,20 .

0,5 bis 1,0 mm . . . . . . . . . . .. 32,20 18,18

.. <0,5 mm . . . . . . . . . . . . . . . 4,12 2,75

' Beispiel 2 800 Gewichtsteile eines pulverförmigen HAF-Rußes wurden mit 1200 Gewichtsteilen Leitungswasser in einer Batchperlmaschine verarbeitet. Außer dieser Blindprobe ohne Bindemittel wurden sieben Mischungen mit sieben verschiedenen Bindemitteln hergestellt, und zwar in allen Fällen 8 Gewichtsteile auf 800 Teile Ruß, entsprechend 1 °/o.

Die Bindemittel wurden dabei jeweils im Wasser aufgelöst und der Ruß mit dem bindemittelhaltigen Wässer verperlt. Die bereits wasserhaltigen Abfallprodukte Melasse und Pentaerythritablauge wurden in der normalen flüssigen Form zugegeben, die Zugabe aber so berechnet, daß auch hier 10/, wirksamer Festsubstanz, berechnet auf trockenen Ruß, vorhanden ist. Die wie oben beschrieben hergestellten Perlen wurden dann bei 150°C getrocknet. Die Untersuchung des fertigen trocknenen Rußes zeigte folgende Resultate:

Perl- Perl-

härte abrieb

kg %

Ohne Bindemittel . . . . . . . . . . . . . . . 5,10 9,0

Pentaerythrit ................... 12,35 3,6

Dipentaerythrit ................. 13,1 3,2

Pentaerythritablauge (Festsubstanz) 10,6 4,0

Melasse (Festsubstanz) . . . . . . . . . . . 9,35 6,4

Rohrzucker .................... 7,35 7,6

Glycerin ....................... 4,6 12,6

Äthylenglycol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,35 12,0

Beispiel 3 800 Gewichtsteile pulverförmigen ISAF-Rußes wurden mit 1200 Gewichtsteilen Leitungswasser und 8 Gewichtsteilen Bindemittel, berechnet auf Trockensubstanz, in einer Batchperhnaschine verarbeitet. Dieses Beispiel stimmt mit dem Beispiel 2 völlig überein, nur daß im Beispiel 2 HAF-Ruß geperlt wurde, während im Beispiel 3 ISAF-Ruß zur Anwendung kam. Die Untersuchung des fertigen trockenen Rußes zeigte folgende Resultate:

Perlhärte Perl-

abrieb

kg %

Ohne Bindemittel . . . . . . . . . . . . . . . 5,35 4,0

Pentaerythrit ................... >13,35 1,0

Dipentaerythrit ................. >13,35 2,0

Pentaerythritablauge (Festsubstanz) >13,35 1,0

Melasse (Festsubstanz) . . . . . . . . . . . 8,35 2,0

Rohrzucker ......... ......... 6,35 4,0

Glycerin .....:................. 6,35 3,0

Äthylenglycol................... 5,35 4,0

Aus den vorstehenden Beispielen geht hervor, daß Pentaerythrit, Dipentaerythrit und Pentaerythritablaugen als Bindemittel gegenüber den anderen genannten Stoffen eine überragende Stellung einnehmen, da der erfindungsgemäße Zusatz dieser Stoffe als Bindemittel bei der Naßperlung von Ruß sowohl zu wesentlich höherer Perlfestigkeit als auch zu erheblich geringerem Perlabrieb führt. Außerdem ergibt sich eine feinere und gleichmäßigere Verperlung.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Herstellen von Perlruß durch Naßperlen unter Zusatz eines Bindemittels, d adurch gekennzeichnet, daß der Ruß während des Perlens mit Wasser behandelt wird, das Pentaerythrit und/oder Dipentaerythrit oder diese Alkohole enthaltende Stoffe als Bindemittel enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des dem Perlwasser als Bindemittel zuzusetzenden Alkohols 0,2 bis 1;5 Gewichtsprozent, den Alkohol 100°/oig gerechnet, der zu perlenden Trockenrußmenge beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Perlwasser Pentaerythritablauge als Bindemittel zugesetzt wird, wobei auf 100 Gewichtsteile zu perlende Trockenrußmenge 0,2 bis 2,5 Gewichtsteile Ablauge-Festsubstanz eingesetzt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 427 238: