DE1249060C2 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Naßsieben von in Suspension befindlinchen Pigmenten - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. CL:

B 07b

Deutsche Kl.: 5Od-5/80

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

1249 060
F 37009 VI a/50 d
7. Juni 1962
31. August 1967
25. April 1968

Auslegetag:

Ausgabetag:

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Naßsieben von in Suspension befindlichen Pigmenten, wobei die Suspension an einer Siebfläche entlanggeführt wird. Infolge einer ober- und unterhalb des Siebes eingestellten Druckdifferenz wird ein Teil der Suspension durch das Sieb gedrückt, während alle Feststoffteilchen, die eine bestimmte maximale Korngröße überschreiten, vom Sieb zurückgehalten werden.

Bei den bekannten Verfahren der Naßsiebung ergibt sich der Nachteil, daß die Feststoffteilchen die* Sieböffnungen verstopfen und daß das zurückgehaltene Grobgut, besonders wenn es spezifisch schwerer oder leichter ist als die Flüssigkeit, in der es suspendiert ist, zu einer Anschwemmschicht zusammensinkt oder aufschwimmt und die Zu- und Abflußleitungen zur Siebfläche verengt und nach und nach zusetzt.

Bei der Filtration ist die Agglomeration von Primärteilchen zu Sekundärteilchen im allgemeinen so erwünscht, ja notwendig. Maßnahmen, sie zu verhindern, sind daher nicht vorgesehen. Bei der Naßsiebung würde eine Agglomeration der Primärteilchen die Trennung nach der Korngröße unmöglich machen.

Es ist bekannt, die Siebfläche einer Naßsiebvorrichtung von in den Sieböffnungen hineingepreßten Feststoffteilchen durch eine Rückspülung zu reinigen. Hierbei wird jedoch ein Entlangführen der Suspension an der Siebfläche nicht vorgenommen, so daß die Ausbildung einer Anschwemmschicht aus dem zurückgehaltenen Grobgut und die Agglomeration der Primärteilchen zu Sekundärpartikeln nicht ausreichend verhindert werden kann.

Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile beseitigt werden können und eine kontinuierliche Arbeitsweise möglich ist, wenn erfindungsgemäß der an der Siebfläche entlanggeführte Strom der Suspension in veränderbaren rhythmischen Zeitabständen in seiner Richtung umgekehrt wird. Die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes wird in rhythmischen Zeitabständen geändert. Durch die rhythmische Hin- und Herbewegung des Suspensionsstromes und die Geschwindigkeitsänderung werden die im Schattenwinkel der Sieböffnung sich festsetzenden Teilchen immer wieder losgelöst, und dem Grobgut wird keine Zeit gelassen, sich in einer Schicht anzuschwemmen. Eine Agglomeration der Teilchen wird durch die dauernd pulsierende Bewegung der Suspension verhütet. Zur Unterstützung des Effektes der Schwingbewegung der Suspension kann eine in bestimmten Zeitabständen vorgenommene, quer zur Siebfläche gerichtete Rückspülung vorgenommen werden. Die Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Naßsieben von in Suspension befindlichen
Pigmenten

Patentiert für:

Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft,
Leverkusen

Als Erfinder benannt:

Dr. Hildegard Schnöring, Wuppertal-Elberfeld;
Dr. Erich Müller, Bergisch Neukirchen;
Rolf Schmidt, Köln-Stammheim

Rückspülung kann während der Hin- und Herbewegung der Suspension, aber auch während einer kurzen Unterbrechung der Schwingbewegung durchgeführt werden.

Die Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens besteht aus mindestens einem zwischen Aufgabe- und Feingutauffangraum angeordneten Sieb und ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Raum auf der Aufgabeseite an seiner Ein- und Auslaßseite an je einen Aufnahmebehälter für die zu siebende Suspension angeschlossen ist, wobei jeder Aufnahmebehälter mit steuerbaren Einrichtungen versehen ist, welche die Flüssigkeitssäule des einen Behälters in die des anderen Behälters und wieder zurück periodisch verdrängen. Die Aufnahmebehälter sind über den Siebaufgaberaum miteinander kommunizierend verbunden.

Eine mögliche Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist in der Abb. 1 an Hand eines Ausführungsbeispiels schematisch in Betriebsstellung dargestellt.

Die zwei Flüssigkeitsbehälter 1 und 2 stehen über einen langgestreckten Filterraum 3 miteinander in Verbindung. Mit 4 ist das Siebgewebe, mit 5 die Stützgerüste für das Siebgewebe bezeichnet. 6 ist der Auffangraum für den Siebdurchgang (Feingut), 7 der Ablauf stutzen für das Feingut. An den Abschlußflanschen der Behälter 1 und 2 sind Faltenbälge 8 und 9 angeordnet, die durch die Leitungen 23 und 24 über die steuerbaren Dreiwegeventile 10 und 11 mit einem Druckbehälter 21 verbunden sind. Ein steuerbares Dreiwegeventil 12 ist mit einem Druckbehälter .22 verbunden. 14 ist ein Zulaufventil für das zu siebende Gut, 15 ein Ablaßventil für das Grobkorn,

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17 tiüd 18 sind Drüekffiänömeter zur Überg des siebv6r|änges, Die Arbeitsweise der

Vorrichtung ist föiieäli:

Die Flüssigkeitsbehälter 1 und 2 werden über das Ventil 14 ffiit der zu behandelnden Suspension ge^ fülitj dabei ist das Dreiwegeventil 12 mit der Ättiiö-= sjjriäfe verbünden* So daß däS System ttäch dir Füllung drucklos ist; Anschließend wird das Ventil 14 geschlossen. Sodann wird das Ventil 10 mit dein Drückbehältef 21 verbünden und gleichzeitig die Ventile 11 und 12 geöffnet ühd dadurch rriit der Atmosphäre verbünden. Der Faltenbalg 8 dehnt Sich unter dein Druck des irri Behälter 21 befindlichen Mediums aus; das Manometer 16 zeigt defi Drück an; Die Suspension strömt vom Behälter 1 in den Behälter 2 durch den Äüfgäberaüm 3 des Siebes parallel zum Siebgewebe 4. infolge des statischen Druckes der Suspension wird em Teil der Suspension durch das Sieb 4 in den Äuffärigraum 6 für das Feinkörri gedrückt und läuft über den Stützen 7 ab, während der ändere Teil der Suspension mit dem vom Sieb zurückgehaltenen Grobgut in deri Behältern 1 und 2 verbleibt. Anschließend wird der Faltenbalg 8 über das Dreiwegeventil lO entlüftet und gleichzeitig das Ventil 11 mit dem Druckbehälter 2l verbunden, so daß das Druckmedium aus Behälter 21 in den Faltenbalg 9 eintritt und dieseii aufbläht. Damit wird der Susperisiönsstrom auf seinem Weg von 1 nach 2 in seiner Strömungsgeschwindigkeit abgebremst und zur Umkehr gezwungen, so daß sie nun vom Behälter 2 in den Behälter 1 zurückströmt. Tote Zonen in den Strömühgswegen, die sich an den UmienkUngsstellen der Strömung bilden* insbesondere Schattenwinkel der ""Strömung im Stützgerüst des parallel zur Strömung liegenden Siebes, in denen sich Feststoffteilchen ablagern körinen, werden durch diese von Behälter 2 zu Behälter 1 erfolgende Rückströmung Wieder freigespült. Außerdem werden die in den Behältern 1 und 2 und in deren Verbindungsräumen befindlichen Dispersionen durch die Pulsationsströmürig dauernd im aufgewirbelten Zustand gehalten und damit ein Sedimehtieren und eine Agglomeration der Feststoffteilchen verhütet. Die Rühr- und Wirbelwirkung tritt dabei dann- in verstärktem Mäße ein, wenn die Dispersion Räuiiie verschiedener Querschnitte durchströmen muß.

Bei der Strömungsrichtung der zu siebenden Substanz vbn Behälter 2 nach Behälter 1 baut sich ganz analog zur Strömung von Behälter 1 zu Behälter 2 ein statischer Flüssigkeitsdruck auf, der zum Sieben durch das Sieb 4 ausgenützt wird. Dieser sich so ergebende pulsierende Bewegung der Suspension längs der Siebfläehe wird in periodischen Abständen eine Qüerbewegühg der Trübe aus dem Aüff angraum 6 überlagert, indem das Ventil 20 am Auslaufstutzen 7 geschlossen wird und das Ventil 12 iriit dem Druckbehälter 22 verbunden wird. Damit wird ein Teil der im Auffangsräüm 6 befindlichen bereits gesiebten Flüssigkeit, durch das Sieb 4 zurückgedrückt und damit das Sieb freigespült. Da dabei die Flüssigkeit senkrecht zur Sieboberfläche in den Aufgaberaum eintritt, ergibt sich eine Querströmung, die einer Absetzung von Feststoffen im Aufgaberaum 3 entgegenwirkt bzw. einen dort bereits aufgebauten Feststoffbeläg beseitigt.

Die pulsierende Bewegung der Suspension längs der Siebfläehe 4 kann aber auch in periodischen Abständen unterbrochen werden, indem man die Ventile 10 und 11 auf Entlüftung der Bälge 8 und 9 umstellt üiid dann die Rückspülung durch Verbindung des Äüffärigräüüies 6 riiit dem Druckbehälter 22 über das Ventil vornimmt:

In gewisses Zeitäbständeri kann über das Ventil 14 Suspension in dem Mäße nachgefüllt werden, wie sie über den FeittgUtäüsläüf 7 ausgetragen worden ist. Da die Anreicherung art Grobgut irt deii Räüttien 1, 2 und 3 Während der Siebung laufend än-

steigt känn über das Abläßventil IS in unregelmäßigen Zeitäbständen Grobgut abgelassen werden.

Beispiel

Eine* übliche Pölyurethanläcklösürig aus Äthyl-

acetätj Chlorbenzol, einem Kondensätiörtsprödukt von Trio! und Adipinsäure mit einem Molekulargewicht von etwa ilÖÖ und EiSenöxydrot als Pigment wird nach vorhergehender Mahlung in Kugelmühlen in einer Naßsiebevorrichtuhg der bescnriebenen Art behandelt. Die Isocyanätkomponente wird erst unmittelbar vor der Verarbeitung zum Anstrich zugesetzt. Der Füllfaktor der Lösung mit Pigment beträgt 35°/o, die Dichte des Pigments 5 g/cm³. Der Hauptanteil der Primärpärtikelrt war kleiner als

as 2 · 10~⁴ cm. Im ruhenden Medium agglomeriert das Pigment in Sekunden zu Sekundärteilchen von 300 bis 500 · 10~⁴ cm. Aus anstrichtechnischen Gründen wiifd jedoch verlangt, daß im fertigen Lack keine Fremdteilchen größer als etwa 5 μ vorhanden sind.

Jeder der beiden Behälter 1 und 2, die zur Aufnahme der obengenannten zu siebenden Lösung dienen, besitzt bei einem lichten Durchmesser von 100 mm ein Volumen von 2 1 bei einem Füllungsgrad von 1,5 1 pro Behälter. Die Faltenbälge 8 und 9 haben 90 mm Aüßertdürchmesser und einen möglichen Ausdehnungsweg von 100 mm. Als Ventile sind Dreiwegmagnetventile verwendet, die über einen mechanischen Zeitschalter gesteuert werden. Die Vorrichtung arbeitet mit folgenden Schaltzeiten und

Arbeitsdrücken: 8 Sekunden 0,5 atü auf Behälter 1, anschließend 8 Sekunden 0,5 atü auf Behälter 2, dann 4 Sekunden 1 atü auf Behälter 6. Die Siebfläehe beträgt 40 cm². Die Mäschenweite des Siebes beträgt nur 4 · 1Ö~⁴ cm, die Höhe des Aufgaberaumes 3 mm; die darin erzielte Strömungsgeschwindigkeit schwankt zwischen 0 und 30 cm/sec. Der an der Siebfläehe auftretende statische Druck der Flüssigkeit liegt maximal bei 0,4 atü.

Eine weitere Vorrichtung zur Ausübung des VerfahrenS gemäß der Erfindung ist schematisch in der Abb. 2 dargestellt. Bei dieser Ausführung können die einzelnen Schritte, die zu einem Gesamtarbeitstäkt gehören, unabhängig von dem Fassungsvermögen der Flüssigkeitsbehälter 1 und 2 (Abb. 1) gewählt

werden, die hier als Rohrleitungen ausgebildet sind. Die Rohrleitungen 25 und 26 stehen über einem länggestreckten Aufgaberaum 27 miteinander in Verbindung. Mit 28 ist das Siebgewebe, mit 29 das Stützgerüst für das Siebgewebe bezeichnet. 30 ist der Auffangraum für den Siebdurchgang, welcher aus dem Ablaufstutzen 31 abgezogen werden kann. Die Rohrleitungen 25 und 26 sind beide mit zwei Magnetventilen 32 und 33 bzw. 34 und 35 abgeschlossen, die so gesteuert werden, daß die Ventile 32 und 34 ge-

öflnet sind, wenn die Ventile 33 und 35 geschlossen sind; die Ventile 33 und 34 sind über die Leitungen 44 und 44 a über das Ventil 45 und die Rohrleitung 47 mit der Pumpe 49 verbunden, die an den Flüssig-

kgitsbehäiief 48 ätigesehlössenist; Außerdem ist die Leitung 47 über das Vöiitii 4g mit dferri Kessel 48 direkt Verbunden. Äii deffi Kessel 48 ist der Einfüllstutzen 36 ütid der Abläßstutzen 37 angebracht. Die Mänqriieter 38 üiid 39 dieöefi zur Überwachung der Arbeitsweise der Anlage* die nach folgenden! Schema abläuft: .

Der Kessel 48 wird über den Einfüllstutzen 36 mit der Siebgütsüspensiön gefüllt. Darin wird die Pumpe 4$ in Betrieb gesetzt; Die Flüssigkeitsmenge* die durch die Leitung 47 über das Ventil 45 in die Leitung 44 strömt, kann durch die Ventile 45 tihd 46 eingestellt Werden. Die Suspension strömt dähii bei geschlossenen Ventilen 33 Und 35 durch das Ventil 34 in das Röhr 26 Und durch den Aufgaberäum 27 parallel zürn Siebgewebe 28 iii das Röhr 25. Infolge des statischen Druckes der Suspension wird ein Teil der Suspension durch das Sieb 28 in den Aüffarigraüm 30 gedrückt und läuft über den Stutzen 31 ab; der andere Teil läuft durch das Ventil 32 und durch die Leitung 40 a und 40 zurück in den Behälter 48.

Die Umkehrung der Strörriühgsrichtung in dem Aufgaberaum 27 und den Rohren 25 und 26 wird durch Schließen der Ventile 32 und 34 bei gleichzeitigem öffnen der Ventile 33 und 35 erzwungen. Die Suspension strömt dann durch die Leitung 47 und das Ventil 45 in die Leitung 44 a über das Ventil 33 von dem Rohr 25 über den Aufgaberaum 27 in das Rohr 26, dann über das Ventil 35 und die Leitung 40 zurück in den Flüssigkeitsbehälter 48. Es ergibt sich also wieder eine pulsierende Bewegung der Suspension längs der Siebfläche 28, der eine Strömung senkrecht zur Siebfläche durch Rückspülung eines Teiles der Siebgutsuspehsioh überlagert wird, indem das Ventil 41 am Auslaufstutzen 31 geschlossen und das Ventil 42 mit dem Druckbehälter 43 verbunden wird. Dabei ist es gleichgültig, welche Strömungsrichtüng im Aufgaberaum 27 gerade vorliegt, wenn die Rückspülung eingeleitet wird, sofern der vom Reservoir 43 erzeugte Rückspüldruck über dem statischen Druck liegt, der im Aufgäberaum 27 herrscht.

Die Vorrichtung arbeitet beispielsweise mit folgenden Schäitzeiteft, Strömungsgeschwindigkeiten üüd Drücken·

10 Sekunden Strömühgsriehtüng von fiöhr 25 nach Röhr 26, 15 Sekunden pulsierende Strömüng'srieritüng

. von Röhr 26 nach Röhr 25 mit einer Stföniüögs-

geschwindigkeit von 40 eih/sec Und eirteni statischen

Drück von maximal 0,4 ätü. Den letzten § Sekunden

der 15 Sekunden dauernden Strömung von R-öhr 26

ίο nach Röhr 25 wird ein Rückspüldrück von 1,5 ätü überlagert.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zürn Näßsieben von mit hohem Füllfaktor in Suspension befindlichen Pigmenten, bei dem beidseitig eines Siebes ein Druckunterschied aufrechterhalten wird und die zu behandelnde Suspension im Raum vor der Siebfläche in Bewegung gehalten wird, -dadurch

ao gekennzeichnet, daß die Suspension in rhythmischen Zeitabständen Und abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen entlang der Siebfläche durch den Aufgaberaum vor der Siebfläche gefördert wird.

2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem von einem rückspülbaren Sieb begrenzten Siebaufgaberaum, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebaufgaberaum (3 bzw. 27) an beiden Enden mit mindestens einem die zu behandelnde Suspension enthaltenden Behälter (48 bzw. 1, 2) in Verbindung steht und daß mindestens eine Pumpeinrichtung (49 bzw. 8, 9) sowie steuerbare Ventile (10, 11, 32, 33* 34, 35) zur rhythmischen und wechselweisen Richtungsänderung des Suspensionsstromes vorgesehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 858 539, 971481;
Kölln—Engels, »Betriebshandbuch der Lackherstellung«, 1959, S. 88.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen