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Verfahren und Vorrichtung zum Granulieren von Celluloseestern Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Uberführung von Celluloseestern
in kugelförmige Partiel, um ihre freie Fliessfähigkeit und die Löslichkeit zu verbessern.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zerkleinern
und Trennen einer Gruppe eines einzigen faserförmigen Celluloseesters von grosser
Grosse zu Einheiten einer bestimmten Grosse und anschliessendem Uberführen in kleine
kugelförmige Partiel, die aus einer kleinen Menge von Einheiten mit Durchmessern
im Bereich von 1 bis 2 mm bestehen. In diesem Granulieprozess werden Celluloseester
zu Teilchen granuliert, die mit einer grossen Menge Befeuchtungsmittel, wie z. B.
Wasser oder Losungsmittel, in denen Celluloseester schwer oder überhaupt nicht löslich
sindangefeuchtet sind, doch selbst wenn das Befeuchtungsmittel durch Trocknen entfernt
wirdt ändert sich die Form der Teilchen nicht.
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Auf Grund der Verwindung oder Verflechtung und wegen der Schwimmeigenschaften
beim Auflösen sind Celluloseester schwierig zu handhaben. Um diese Nachteile zu
Uberwinden wurden bisher Meth (lp, den vorgeschlagen, wonach Celluloseester durch
Walzen oder
Flocken-oder Blättchenform zu überführen, jedoch üben
diese Methoden-einen schädlichen Einfluss auf die Löslichkeit des Celluloseesters
aus und haben demzufolge dieses Problem noch nicht gelost.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur
Herstellung von in wirtschaftlicher Weise granulierten Celluloseestern mit ausgezeichneten
Fliesseigenschaften und schwacher Löslichkeit bei Ausserst wirksamen Verfahrensbedingungen
und unter Verwendung einer relativ einfachen Vorrichtung im Gegensatz zu den üblichen
Methoden, nach denen Celluloseester zur tberführung in Flocken-oder Blättohenform
gepresst werden. Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht eine schnelle Massenproduktion,
indem man Celluloseester, eingetaucht in eine weit grössere Menge Befeuchtungsmittel,
als zur einfachen Befeuchtung notwendig ist, einer Granulierungsvorrichtung zufuhrt.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Granulieren organischer
Stoffe unter Misch-und Drehbewegungen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man
Celluloseester, die ein Absetzvolumen von 30 bis 200 ccm, bestimmt durch 1-ætündlges
Stehenlassen einer Probe von 10 g in 250 ocm destilliertem Wasser und Bestimmung
der Absetzhöhe, haben, auf eine Festatoffkonzentration in einem Nichtlösungsmittel
für die Celluloseester von 20 bis 60 % bringt, und das dabei erhaltene Celluloseesterprodukt
durch Misoh-und Drehbewegung granuliert.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Granulieren
von Celluloseestern, gekennzeichnet durch einen ersten Satz kontinuierlicher schraubenförmiger
Messer, die an einer ersten Drehachse in einem ersten Zylinder angebracht sind,
welcher an einem Ende einejt Beschickungseinlass aufweist und an dem anderen Ende
mit einem Ende eines zweiten Zylinders verbunden ist, und durch einen zweiten Satz
einer Anzahl diskontinuierlicher Messer, die an einer anderen Drehachse in dem zweiten
Zylinder angebracht sind, welcher einen Produktauslass an dem Ende aufweist, das
nicht mit dem ersten Zylinder verbunden ist.
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Vor dem EinfUllen in die Granulierungsvorrichtung wird die Konzentration
der Celluloseester in einer Aufschlämmung auf 3 bis 20 % eingestellt, und die Fasereinheiten
der Celluloseester werden zerkleinert und lösen ihre Verwindungen, so dass sie leicht
durch Behandlung in einem Zerkleinerer, wie z. B. einem Feinzerkleinerer, Jordan-Zerkleinerer
oder anderen üblichen ZerkleinerungBvorrichtungen granuliert werden können. Der
Zerkleinerungsgrad, ausgedrückt durch die Messmethode des Japanese Industrial Standard
K 4812, wird im Bereich von 30 bis 200 eingestellt.
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Die Messmethode des Zerkleinerungsgrades nach Japanese Industrial
Standard K 4812 ist wie folgt : Es wird ein Mesuzylinder verwendet, der eine weite,
mit einem Verschlussorgan
versehene Öffnung aufweist, einen inneren
Durchmesser von etwa 35, 7 mm und je com bis su 250 ccm eine Gradeinteilung besitst.
10 g trockene Probe wird in ein Becherglas gegeben, etwa 100 bis 150 ccm destilliertes
Wasser unter Schütteln des Becherglases zur Vermischung hinzugefügt, der Inhalt
in den Messzylinder gegeben und zusätzliches destilliertes Wasser bis zum Auffüllen
des Zylinders auf 250 ccm zugesetzt. Der Stopfen wird auf die Zylinderoffnung gebracht,
und nach Vermischen unter heftigem Schütteln lässt man das Ganze 1 Stunde ruhig
stehen. Der Ablesewert des Zylinders, bis zu welcher Höhe sich das Baumwollpulver
abgesetzt hat, wird als Zerkleinerungsgrad genommen.
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Wenn der Zerkleinerungsgrad unterhalb 30 oder oberhalb 200 liegt,
kann eine wirksame Granulierung nicht erreicht werden.
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Je nach Art der Celluloseester gibt es solche, die von Natur aus in
diesen Bereich fallen, sogar bevor sie einer Zerkleinerung unterworfen wurden. In
diesen Fällen besteht keine Notwendigkeit zur Zerkleinerung. Vorzugsweise wird ein
Zerkleinerungsgrad im Bereich von etwa 60 bis 100 herbeigeflirt.
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Dann wird die Konzentration der Celluloseester mit einem Zerkleinerungsgrad
innerhalb deses Bereichs durch Entfernen, Ersatz oder dergleichen des Befeuchtungsmittels
auf 20 bis 60 % eingestellt, und die sich ergebende Aufschlämmung wird der Granuliervorrichtung
zugeführt. Liegt die Konzentration der Celluloseester ausserhalb des Bereich
von
etwa 20 bis 60 %, so kann keine wirksame Granulierung erwartet werden. Als Nichtlosungsmittel
für die Celluloseester, die als Anfeuchtmittel verwendet werden, eignen sich im
allgemeinen Athylalkohol und Isopropylalkohol.
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Petroläther und aromatische Kohlenwasserstoffe, wie z. B.
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Benzol, Toluol oder dergleichen sind ebenso geeignet.
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Anschliessend werden die zerkleinerten Celluloseester in eine Granulierungsvorrichtung
gegeben. Die Granulierungesvorrichtung besteht aus einem Desaggregier-oder Zerkleinerungsteil
und einem Granulierteil. Die Granuliervorrichtung wird unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen Fig. 1 einen BAngBschnitt der Granuliervorrichtung
; Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II der Fig. 1 und Fig. 3 einen Querschnitt
längs der Linie III-III der Fig. 1 darstellen.
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Der Zerlegungsteil zerkleinert und trennt eine Gruppe von Celluloseestern
grosser Grosse in Gruppen geringerer Grosse.-Als Zerkleinerungsmittel kann die Umdrehung
einer kontinuierlichen Reihe von Messern, die, wie bei A in Fig. 1 gezeigt, an einer
Welle oder Anhse angebracht sind, wirksam sein, jedoch ist auch eit gewöhnlicher
Zerkleinerer geeignet Durch die Zerkleinerung werden die Celluloseester in einen
leicht granulierbaren Zustand gebracht. Im Granulierteil werden Celluloseeutergruppen
geringerer Grosse oder
geringerer Hasse durch gegenseitige Reibung
in kugelförmige Teilchen umwandelt. Als Rittel zur Granulierung kann die Umdrehung
einer kontinuierlichen Reihe von Messern wirksam sein, die wie bei B in Fig. 1 gezeigt,
an einer Welle angeordnet sind. Eine Granuliervorrichtung vom üblichen Bewegungs-oder
Mischtyp ist ebenso geeignet.
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Der Zerkleinerungs-oder Zerlegungsteil ist mit dem Granulierteil aufeinanderfolgend
verbunden. Der Winkel zwischen einer Drehachse zur Zerkleinerung und der zur Granulierung
ist wirksam, wenn er 90° in Beziehung auf Einlass und Auslass der Celluloseester,
Abgabe und Fortbewegung zerkleinerten Gutes beträgt. Es besteht jedoch keine unbedingte
Notwendigkeit zur Begrenzung des oben erwähnten Winkels, des Zylinders, der Grosse,
Umdrehung usw. oder der Messer zum Zerkleinern und Granulieren.
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Die durch den Einlass eingefüllten Ester werden von einer-Gruppe kontinuierlicher
einzelner Fasereinhaiten von grossenqs Grosse in Gruppen geringerer Grosse mit kleinerem
Volumen (leicht granulierbarer Zustand) zerkleinert und werden dann in dem nachfolgend
an den Zerkleinerungsteil-ange-schlossenen Granulierteil bewegt und gedreht. Weiterhin
werden sie durch gegenseitige Reibung der Gruppen geringerer Grosse in kugelige
Form überfUhrt, schliessliöh in kleine kugelförmige Partiel mit einem Durchmesser
von 1 bis 2 mm und werden dann aus dem Auslass ausgetragen.
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Das spezifische Schüttvolumen (der Wert des scheinbaren Volumes dividiert
durch das Gewicht ccm/g) der durch die
vorliegende Methode granulierten
Celluloseester liegt bei etwa 4 bis 7. Dies ist wesentlich geringer als der Wert
von etwa 7 bis 14 vor der Behandlung.
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Die granulierten Celluloseester können daher leicht in Vorratsbehälter
oder Transportbehälter, wie z. B. Sasser, verpackt werden, und das Fassungsvermögen
ist am etwa30%, verglichen mit nicht behandelten Celluloseestern gesteigert.
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Währwend nicht behandelte Celluloseester beim Kippen aus den Trommeln
kaum herausfliessen, fliessen die granulierten Oelluloaeester leicht heraus.
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Die Loslichkeit der erfindungsgemEss erzeugten granulierten Celluloseester
gegenUber Lösungsmitteln ist der nicht behandelter Oelluloseester überlegen. Dies
ist auf die Tatsache zurUckzufUhren, dass das obenauf Schwimmen der Oelluloseester
beim Lösen auf Grund des geringen spezifischen Schüttvolumena der granulierten Celluloseester
ausgeschaltet wird.
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Soll eine hochkonzentrierte Lösung der Celluloseester hergestellt
werden, so geht zunächst ein geringer Anteil der in das Lösungsmittel eingeführten
Celluloseester in BUsung und nachfolgende Mengen sinken herunter und losen sich,
jedoah steigt die ViskositEt der LUsung rasch an und hindert die letzten Anteile
der Celluloseester am Untertauchen und lässt sie in schwimmendem Zustand. Dies gesohieht
in den meisten Fällen und erfordert eine lange Auflöaungazeit.
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Wie aus dem geringen spezifischen Schüttvolumen der granulierten Celluloseester
hervorgeht, ist die Luftschicht in dem scheinbaren Volumen der Celluloseester dünn9
was den Kontakt der Celluloseester mit dem Lösungsmittel erleichtert und die Löslichkeit
verbessert.
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Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung : Beispiel
1 Eine Aufschlämmung, bestehend aus 5 %-iger Nitrocellulose9 hergestellt aus Linters
und 95 % Wasser, wird in einem Zerkleinerr behandelt, wobei ein Zerkleinerungsgrad
der 'Nitrocellulose von 50 erzeugt wird. Nach Behandlung in einem Vakuumverdampfer
wird feuchteNitrocellulose, bestehend aus 50 % Nitrocellulose und 50 % Wasser erhalten.
Diese wird in dem nachfolgenden Granulator der Granulierung unterworfen.
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Der Granulator ist wie in Fig. 1 gezeigt, konstruiert.-In Fig. 1 wird
im Teil A die durch einen Beschickungseinlass eingeführte Nitrocellulose unter Zerkleinerung
durch das Ende dieses Teils in den Teil B Uberfuhrt, wo die Nitrocellulose gedreht
wird, zu kleinen kugelförmlgen Partikeln mit einem Durchmesser von 1 bis 2 mm granuliert
wird und aus der Vorrichtung ausgetragen wird.
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Die an einer Drehachse 3 angebrachten, in einem Zylinder 2 eingeschlossenen
Messer 4 des Teils A zeigen die Form eines kontinuierlichen Bandes mit einer Höhe
von 160 mm und
einem Einstellwinkel von 50 Grad, während die an
einer Drehachse 6 axlgebrachten, in einem Zylinder 5 des Teils B eingeschlossenen
Messer 7 diskontinuierliche Form mit einer Höhe von 80 mm und einem Montagewinkel
von 45° aufweisen.
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Jede Drehachse 3 und 6 ist direkt mit 4em einzelnen Motoren 9 und
10 verbunden. Die Umdrehungen pro Minute betragen 500. Teil A und Teil B sind aufeinanderfolgend
und in einem Winkel von etwa 90° miteinander verbunden, so dass die Beschickung,
die Behandlung und das Austragen erleichtert werden.
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Die unter Verwendung dieser Granuliervorrichtung hergestellte granulierte
Nitrocellulose weist die in der Tabelle wbdergegebenen Eigenschaften auf.
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Beispiel 2 Digerierte, jedoch nicht zerkleinerte Nitrocellulose mit
einem Zerkleinerungsgrad von 100 wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 behandelt,
wobei die granulierte Nitrocellulose die für Beispiel 2 in der nachfolgenden Tabelle
angegebenen Eigenschaften aufweist.
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T a b e 11 e Beispiel 1 Beispiel 2 @ Prüfung der Granulier-Nichtgranu-Granulier-Nichtgranu-Eigenschåften
te Nitro-lierte Nitro-te Nitro-lierte cellulose cellulose cellulose Nitrocellulo
; e 1. Freie Fliess- nicht flieL-fähigkeit 35° 57 40° fähig 2. Löslichkeit 5 min
25 min 8 min 40 min
Bemerkung 1) Prüfung auf freie Fliessfähigkeit
70 kg angefeuchtete Nitrocellulose, die 25% Feuchtigkeit enthält, wird in eine Trommel
mit einem Volumen von 220 1 eingeführt. Durch Einklemmen des oberen Randes wird
der Boden der Trommel unter Umdrehung der Trommel hochgehoben. Die freie Fliessfähigkeit
wird durch den Neigungswinkel ausgedrückt.
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Bemerkung 2) Löslichkeitsprüfung Die Löslichkeit wird ausgedrückt
durch die Zeit, die notwendig ist, um 25 % ige reine trockene Nitrocelluloselösung
nach Einbringen von Nitrocellulose in Methanol in einem Auflösebehäl ter zu erhalten.