DE1467403A1

DE1467403A1 - Verfahren zur Herstellung von OElverdichtetem lockerem Russ

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Publication number: DE1467403A1
Application number: DE1965A0048617
Authority: DE
Inventors: Daniell Alton Elbert
Original assignee: Ashland Oil Inc
Current assignee: Ashland LLC
Priority date: 1964-03-13
Filing date: 1965-03-12
Publication date: 1968-12-05
Also published as: IL23109A; NL6503127A; FR1433655A; SE318348B; GB1090765A; US3356520A

Description

DR. RER. NAT. VOLKER VOSSIUS ! .HI.."" ' '""""';"''* "" ^J

PATENTANWALT 1 4 6 7 4 Ü

48 5760 MÜNCHEN 27 · PIENZENAUERSTR. 92 · TELEFONMaMiMH- TELEGRAMM-ADRESSE: BENZOL-PATENT MÜNCHEN

Case ;jiO8

ASHMHE O.i:= ΑΗΌ ΕΞΡΙίΠϊίδ ΟΟΓ,ΊΡΑ'ίϊϊ Houston, !Sexas TJ, S»A»

Verfahren zm; Herstellung "να? ο'λγÖT&IcIsi¹ etο.ϊά lockerem RkS

j)xe~ ßri'xncimtg bs^ril'-i't ein Yejj-ialire?] su? Herstellung von iilreräii?bttjten iQcku.'-ea Huß, um die Sohüttdialite von lockerem B.ußpuXrex* >3i?j? leictirsresi Lag^rimg imd EumdhaDimg sn erhöhen* «hü.8 jeäooh nezmensv/jr^c Mengsn sin ICügolcb-en (rellets) und/ oiler S'-hwierig dispecgisrbaren Aggioxßeraten eu

Die bakaimfceii Schwierigkeiten der groSen j?ül>:iigkeit und Staubigkeit Ton Rußpulver-s las maiionraal; aueh. lockerer Ruß genannt wlväf aaben su aahXrsiehen Bemühungen Anlaß gegeben, um ae3,.a Yerlialten .in versülii.-idener Hinsicht zu modifizieren, um es S'iw üageirwng; Handhabung viiü sum transport besser geeignet zu mac"· ·η» Auf einer seip? friiaen Stufe in der Sntviicklung der

POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN IS 63 97 · BANKKONTO: BANKHAUS MAFFEI & CO.. MÖNCHEN. KTO. NR. 24 068

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Rußherstellung glaubte man, lockere Rußmassen in ihrem Volumen durch Vermischen mit einer verdichtend wirkenden Flüssigkeit und anschließende Abtrennung der Flüssigkeit verringern au können» Man stellte feat, daß Öle auf der Grundlage von Erdöl und pflanzlichen Ölen die Henge von Rußstaub, der in lockerem Ruß vorhanden ist, verringern kann, doch war damals noch kein befriedigendes Verfahren bekannt. Öl auf dem Ruß gleichmäßig zu dispergieren _t ohne verhältnismäßig flüchtige Trägerflüssigkeiten zu verwenden. Damals war es üblich, das Öl mit der Trägerflüssigkeit unter Bildung einer Lösung oder einer Emulsion zu vermischen, dieses Gemisch zum Ruß zu geben und dann die Trägerflüssigkeit mechanisch und durch Verdampfen abzutrennen* Der nach diesem Verfahren verdichtete Ruß enthält jedoch Klumpen und Agglomerate» wodurch es sehr schwierig ist eine Farbe oder Druckerschwärze herzustellen, die möglichst wenig Agglomerate enthält. Die Verwendung einer .flüchtigen Trägerflüssigkeit ist auch feuergefährlich und erfordert spezielle Einrichtungen zu ihrer Wiedergewinnung* Da diese Verfahren nicht erfolgreich waren, wendete man sich anderen Verfahren zum Verdichten zu, insbesondere dem Verdichtess€ureii Herstellung von Eügelehen (Pelletieren),

Der Ausdruck "Pelletieren¹¹ "bezeichnet eichverfahren zur Herstellung von Pellets, cUh» zusammenhängenden"Kügelohen aus zahlreichen dicht gepackten Rttßteilchen_o Durch; Pelletieren ■ lassen sich die mit der S taub entwicklung und der hohen

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Fülligkeit zusammenhangenden Probleme von lockerem Ruß verringern ο Bestimmte praktische Anwendungen von Ruß erfordern jedoch, daß er mit anderen Stoffen in gründlich dispergiertem Zustand vermischt wird. Bei der Verwendung von Rußpellets für die Herstellung von Druckerschwärze müssen die Pellets in ihre einzelnen Bestandteile zerbrochen bzw. zerkleinert werden. Dies ist ziemlich schwierig, zumindest hinsichtlich der Maßnahmen, die zur Herstellung einer Druckerschwärze erforderlich sind, die keine unerwünschten nioht dispergieren Agglomerate enthält. Häufig müssen die Pellets in besonderen Hahlvorrichtungen oder Kugelmühlen vermählen werden, Sogenannte "leicht dispargierende" Pellets wurden bereits den Druckerschwärzeherstellern angeboten· Biese leicht dispergierenden Pellets enthalten jedoch als Dispergiermittel gewöhnlich Teere und Peche, insbesondere solche Produkte, die überwiegend aus Bitumen bestehen« Die Einverleibung dieser Stoffe bringt weitere Verfahrensstufen und Schwierigkeiten beim Pelletieren mit sich.

Bei zahlreichen Verfahren zur Herstellung von Rußpellets sowie zumindest bei einem neueren Verfahren sum Verdichten von Ruß wird der Ruß mit beträchtlichen Mengen Wasser benetzt. Bei einigen dieser Verfahren wird anschließend das Wasser durch Trocknen wieder entfernt. Dies erfordert Brennstoff und Kraft zum Betrieb eines Trockners. Wenn man die Feuchtigkeit aus dem Ruß nicht entfernt, wird er mit Anstrichfarben auf ölbasie und

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Druckfarbenbindemitteln unverträglich. 3)ie Gegenwart von Wasser bzw. Peuchtigkeit ruft auch noch andere Schwierigkeiten hervor, welche die Beschickung der Materialien schwierig gestaltet, wodurch unterschiede in der Farbnuanee, der Viskosität, . dem PIuB₉ der Tönung und der Farb-stärke hervorgerufen werden und sich das Wasser vom Druckfarbenbindemittel trennt.

Die vorstehenden Ausführungen erklären die Tatsache, daß bestimmte Rußverarbeiter, insbesondere Druckfarbenhersteller immer noch lockeren, ungekörnten und nicht verdichteten Ruß kaufen. Sie nehmen lieber die Staubbelästigung und die große Pülligkeit von lockerem Ruß inkauf als die mit der Verwendung von Pellets auftretenden Schwierigkeitenο Es liegt auf der Hand, das zumindest für einen Seil der Rußverbraucher ein nicht befriedigter Bedarf an verdichtetem, lockerem Ruß bestellt.

Gegenstand der Erfindung ist es nun, ein Vorfahren sur Herstellung von verdichtetem, lockerem Kuß ohne Verwendung von Wasser und ohne Einverleibung großer Mengen-an Feuchtigkeit in den Ruß herzustellen. Bei dem erfinäungageaÄßen Verfahren werden keine Vorrichtungen sum mechanischen Verdichten des Rußes verwendet· Die Schüttdichte des erfinaungsgemäß herstellbaren verdichteten Rußes ist ebenso gut oder besser wie die Schüttdichte von bestimmten pelletierten Rußarten. Sin weiterer Vorteil des erfindungsgemäß herstellbaren Rußes ist der, daß er auch einige der Vorteile von pelletiertem Ruß

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"besitzt,; EaE_n eine verhältnismäßig hohe Schüttdichte hat und nicht staubt ν jedoch nieirfc die Schwierigkeiten der Mspergierung geigt, 4ie bei Bußpelletes auftreten* wenn sie Bruekfarbenfoizideiritteln einverleibt werden· Bas erfindungsgemäße "Verfahren kemi unter Verwendung von bereits in zahlreichen Betrieben vorhandenen Anlagen durchgeführt v/erden, in denen Eußpallets hergestellt werden.

Das erf indimgpgesiäße Verfahreia. wendet sich ab von dem gegen-

tEreiiä zu mehr und mehr komplizierten und raffinierten ' erfahren unä es verwirft die verschiedenen Kompromisse bezüglich der Qualität und der Wirtschaftlichkeit, die detraus herrühren« Das erfin&ungsgemäSe Terfahren geht vielmehr zurück auf die frühere R^axte, lockeren Hui mit einer Flüssigkeit zu verdichten» Gegenstand der Erfindung ist somit ein verbessertes Verfahren zura Verdichten von Ruß unter Verwendung von öl als verdichtender Flüssigkeit „ Das Öl wird erfindungsgeinäß auf jedes ^eilehen Ja einer Hasse von Rußteilchen gleichmäßig dispergiertg, um die Hass© zu verdichten· Im erfindungsgemäßen Verfahren ist die Verwendimg einer Trägerflüssigkeit * die flüchtiger ist als die verdichtende Flüssigkeit _f weder erforderlich noch erwünscht. Wenn man den Büß mit dem Öl unmittelbar und unter bestimmten kritischen Bedingungen zusammenbringt, kann man erf indungsgemaß den EuB in beträchtlichem Ausmaß verdichten? ohne Pellets odea* Eügeichen oder schwierig disperbie^-> bare Agglomerate zu bi3.den_e Dieses Ergebnis ist überraschend _?

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wenn man die Tatsache in Betracht zieht, daß nach neueren. bekannten Verfahren, bei denen öl mit Ruß unmittelbar ver*- misclit wird,. Pelleta oder Kügelehen anfallen»

Das arflndungsgemäße Verfahren ist überraschend einfach und führt unmittelbar zum Ziel _a Erfindungsgemäß wird "stabiles" verdichtendem Öl in !Form eines feinen Hebels gleichmäßig auf Teilchen von fülligem lockerem Ruß in einer Behanälungsaone ■ verteilt. Praktisch während der gesammten Zeit der Zugabe des Öls aum Huß wird dabei der Ruß in stürmischer Bewegung gehalten«. Die Ölzsigabegesehwindigkeit wird auf einen \fert eingestellt, der nicht größer ist» eis die Geschwindigkeit j mit der das öl leicht von den Seilchen aufgenommen werden kaarn? um eine lokalisierte Ansammlung von öl in den Teilchen au verhindern. Jeweils 100 Sevr.-Ieile Rußteilchen erhalten etwa 6 bis 25 G-ew„-Seile 8I₀ Die Zugabe des Öls und die Bewegung des Rußes werden, zu einem Zeitpunkt abgebrochen» bevor sich ein nennenswerter Anteil an Pellets bildet,* Aus der Behandlungszone läßt, sich lockerer Ruß mit beträchtlich, erhöhter. Schüttdichte entnehmen? der- praktisch frei "ψοη schwierig diapergier-, baren Agglpmeraten ist. Der verdichtete Ruß kann gegebenenfalls weiteren Behandlungen (jedoch keiner Pelletierung) unterwprf^iif gelagert ρ der verpackt werden^ ., . , .. .,,_r - ■ .«,, .,,_t

nachstehend wird eine bevorzugte Ausfilhrungaform des erfindungsgemäßen Terf ahrens zusammen mit, einigen, der zahlreichen mög- ^₉ liehen Variationen erläutert»

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Dae erfindungsgemäße Verfahren kann mit jeder Art von lockerem, voluminösem RuS durchgeführt werden. Beispiele für die verschiedenen Typen des verwendbaren Rußes sind Furnaoe-Ruß, Channel-Ruß und Spaltruße„ Beispiele für Furnace-Ruße sind HAP-RuB₅ der Kautachulcvulkanisaten hohen.Abriebwiderstand verleiht, ISAF-Ruß, der im allgemeinen Kautschukvulianisaten einen etwas höheren Abriebwiderstand verleiht als HAV-RuS, sowie PEP-Ruß, der leicht spritzbare Kautechukmischahgen ergibt. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich allgemein zur Behandlung von Rußen, die für ölgestreckte Kautschuk·* mischungen verwendet werden sollen. Der Auedruck "Kautschuk" bezeichnet Naturkautschuk, Gemische von Naturkautschuk und Synthesekautschuk, sowie Synthssekautschuk oder solche Kautschukarten, wie sie durch Emulsionspolymerisation von Butadien allein oder zusammen mit mindestens einem weiteren ungesättigten Monomer hergestellt werden» Das erfindungagemäSe Verfahren ist besonders geeignet zur Behandlung von Rußen für Druckfarben, d*h< Rußpigmente für graphische Farben. Im erfindungsgemäßen Verfahren kann der Ruß in der gleichen Form, eingesetzt werden, in welcher er bei seiner Herstellung anfällt, oder er kann zu» nächst vorbehandelt werden, um seine Eigenschaften zu andern und ihn für einen gegebenen Zweck geeigneter au machen. Beispielsweise kann man RuB zur Verbesserung seiner Eignung für Druckerschwärze oberflächlich oxydieren.

Im erfindungsgemäßen Verfahren kann das zua Verdichten ver-

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wendete öl mineralischen, pflanzlichen oder künstlichen Ursprungs sein. Das Öl soll "stabil" sein, d.h· verhältnismäßig beständig gegen Verdampf en und oxydative Polymerisation imter normalen lagerungsbedingungen des Fertigproduktes, Vorzugsweise soll das öl einen mittleren Siedepunkt von mindestens etwa 176°G bei Atmosphärendruck haben. Beispiele für geeignete Öle sind Leinöl, fette Öle, Tallöle, verschiedene Kautschuk-

Lstrecköle sowie öle, die als Bindemittel für Zeitungsdruck- _

farben verwendet werden_β

ErfinduBgsgemäß wird das Öl in lorm eines feinen Hebels, der eine VielzaM. von kleinsten !Tröpfchen enthält, auf ein bewegtes Bett von lockeren Rußteilchen in einer Behandlungszone gesprüht. Das Bett hat eine bestimmte durchschnittliche Siefe und eine bestimmte freie Oberfläche als Folge der bestimmten Arbeitsbedingnngen_s unter denen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird« Wenn der ölnebel auf die freie Oberfläche des in Bewegung gehaltenen Bettes gesprüht wird, trifft ^edes ankommende Öl tröpfchen eines oder mehrere der. Rußteilchen, die an der Oberfläche des Bettes in diesem Moment zu liegen kommen, und es wird rasch zu den anderen Rußteilchen im Bett transportiert und verteilt. Die Bedingungen im Bett des Rußes werden in derartiger Weise gesteuert, daß das oder die Teilchen, die zuerst ein bestimmtes Öltröpfchen aufnehmen, herumgestoßen werden und rasch ihren zeitweiligen Überschuß an öl auf andere Teilchen im Bett übertragen, sobald sie mit diesen zusammen-

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stoßen. Auf diese Weise bildet allmählich jedes Teilchen des lockeren Rußes im Bett eine Schicht von öl aus und das öl \

wird rasch und gleichmäßig in der Rußmasse verteilt·

Die Menge des Öls, die zur Erzielung erwünschter Ergebnisse verwendet wird, kann ziemlich schwanken. Bs wurden gleiche Mengen bis herab zu etwa 5 5»j bezogen auf den Ruß» mit Vorteil verwendet „ Diese Menge kann beträchtlich erhöht werden bis auf jinen Wert von etwa 32 # und mehr* Wenn jedoch mehr als etwa 32 $ Öl verwendet werden, verringern sich &&& wirtschaftliehen Vorteile des Yerfahrens und es setzt die Bildung von Pellets ein» Bei Verwendung von etwa 60 & Öl wird ein Produkt erhalten, das Schlamm gleicht. Es wurde festgestellt, daß ein. ölgehalt außerhalb des Bereiches von etwa 7 bis 15 $ mit unterschiedlichem Erfolg verwendet werden kann. Der bevorzugte Bereich des ölgelialta liegt innerhalb des Bereiches von etwa 7 bis 15 $>»

Es ist wichtig im erfindungsgemäSen Verfahren, daß die Zugabe des Öls zum Eiiß unter stürmischer Bewegung des Kußes vonstatten geht * Stürmische Bewegung bezeichnet eine Bewegung, die nut derartiger Intensität durchgeführt wird, daß praktisch staatliche Teilchen, die mit öl behandelt werden _t in eines Zustand kräftiger. Erschütterung und gründlicher turbulenter Kischung gehalten werden. Durch eine solche Bewegung wird jeäes Teilchen in der Bußmasse rasch in willkürlicher Bewegung gehalten vtnä stößt mit ähnlich sich bewegenden anderen leuchen zusammen<>

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Der Ausdruck "stürmisch" bezeichnet also eine Bewegung, die intensiver ist als bloßes Mischen oder schwaches Rühren« Statt nur schwach in der Rußmasse hin und her gestoßen zu werden sollen die Rußteilchen kräftig in der Behandlungszone hin und her geworfen und In ziemlich aktiver Bewegung gehalten werden«

Praktisch'während der gesamten Zeit der Zugabe des Öls soll der Ruß in stürmischer Bewegung gehalten werden. Wenn das ί erfindungsgemäße Verfahren chargenweise durchgeführt wird soll der RuB hrorzugsweise bereits bewegt werden, bevor man mit der ölzugabe beginnt· Spätestens soll mit dem Bewegen des Rußes begonnen werüsn, sobald man mit der ölzugabe beginnt· Bei der kontinuierlichen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahr sons, bei dem SoB« der noch nicht mit öl benetzte Ruß in das eine Bude einer Mischkammer eintritt _r in der er mit dem öl besprüht wird und die Kammer in verdichteter Form am anderen 25nde veranläßt, soll lier gesamte Ruß in jedem Teil der Kammer, der von dem ölnebel erreicht wird, praktisch immer in stürmischer Bewegung gehalten werden. Sobald die Bewegung aus irgendwelchen gründen zeitweilig aufhört, soll auch die ölzugabe unterbrochen werden, bis das Bewegen erneut aufgenommen wird· Wenn diese Maßnahmen nicht eingehalten werden, besteht die Gefahr, daß sich Pellets und schwierig als ρ er gierbare Agglomerate in der Rußmasse ausbilden»

Gewöhnlich ist die Behandlungszone, in der der Ruß bewegt und

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öl zugegeben wird, eine Mischkammer eines geeigneten Mischers für kontinuierlichen _f halbkontinuierlichen oder diskontinuierlichen Betrieb. Sie Vorrichtung ist mit Einrichtungen zur direkten oder indirekten Bewegung des Bettes der Rußteilchen ausgerüstet. Eine direkte mechanische Bewegung wird "bevorzugt, bei der die Bewegungseinrichtung Mittel enthält, die wiederholt durch das Bett hindurchgehen müssen. Bs können die verschiedenster. Misch¥orrichtungen verwendet werden, sofern die jeweils verwendete Vorrichtung mit ausreichender Intensität betrieben werden k£nn_{ um die gewünschte stürmische Bewegung zu erzetigen*

Beiepiele für geeignete Vorrichtungen sind Mikrozerstäuber (Mikropulvex'izer) und Sigma-Mi3cher_e Besonders vorteilhaft in wirtschaftlicher Hinsicht sind Mischvorrichtungen, wie sie bereits in Fabriken verwendet werden, in denen Rußpellets hergestellt werden. Beispielsweise kommt die bekannte KaSpelletiermühle in Präge, die aus einer länglichen Mischkammer bestehts die mit einem axial Drehsehaft versehen.ist· An dem Schaft sind eine Mehrzahl von radial angeordneten Zapfen befestigt _? die in Reihen angeordnet sind und sich entlang der Länge des Schaftes innerhalb der Kammer erstrecken« Die Seihen sind um den Schaft in einem gleichmäßigen Winkelabstand voneinender angeordnet. Die Zapfen in jeder Reihe sind praktisch^ ^ir gleichmäßig in Längsrichtung voneinander entfernt und sie sind geringfügig in Längsrichtung von den Zapfen der benachbarten^^ö

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Reihen versetzt, Wenn der Schaft einer solchen Mühle g&aiigenä ' rasch gedreht ttird, halten die Zapfen eine Masse vo» Rußteilehen im Zustand stürmischer Bevregunge . *

Die Drehgeschwindigkeit hängt von der Anzahl» äem Abstand, der IPorm und den Abmessungen der Zapfen, der Größe der Mischkammer und der Menge der Beschickung ab« Eine Angabe über die erforderliche Geschwindigkeit für die zahlreichen liä'Handel erhältlichen Mühlen ist nicht möglich .* Die Intensität der Bewegung kann jedoch mit dem Auge durch Fenster beobachtet werden„ die gewöhnlich in solchen Mühlen angeordnet sindo Selbstverständlich wird die Intensität der Bewegung erhöht _f wenn sie nicht genügend energisch ist« Eine ungenügende Beu'egungsintensität kann durch Prüfen des verdichteten Produktes auf Gleichmäßigkeit der ^!verteilung mit der nachstehend erläuterten Methode erkannt werden»

Die Behandlungszone oder Mischkammer ist mit einer Einrichtung

versehen^ um den ölnebel auf den Ruß zu sprühen. Diese Einrichtung kann die Punktion der Hebelbildung ausüben, beispielsweise durch Aufprallen des Öles gegen einen Gas- oder Dampf strom oder gegen ein Gebläse, oder einen sich rasch drehenden Yerteileriellea?, oder sie kann lediglich zur förderung des Öles in das Bett von einer anderen Stelle oder einer anderen Vorrichtung äienen, in welcher die Yernebelung durchgeführt wurde. Im allgemeinen enthält jedoch die Einrichtung

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eine oder mehrere Düsen, die innerhalb der Mischkammer in ihrem oberen Seil angeordnet sind, und die sich nach abwärts gegen das Rußbett im unteren Seil der Mischkammer richten« Die Düse oder die Düsen sind durch eine oder mehrere Leitungen an einen ölvorratshehälter außerhalb der Kammer angeschlossen*

Ss gibt Düsen, die getrennte Kanäle für öl und ein gasförmiges oder dampfförmiges Vernebelungsmittel enthalten» welches das Öl in eine Vielzahl von kleinsten Teilchen d«rch plötzliche Übe3?tragung einer großen Menge kinetischer Energie zerteilt» Andererseits wurde festgestellt, daß man das öl auch gut fein vernebeln kann ohne ein Atomisiermedium zvl verwenden, wenn man das Öl allein durch eine sogenannte Atomisierdüse unter einem Druck von etwa 0,7 bis 7 at und mehr preßt. Bei Verwendung eines hochviskosen Öls kann es notwendig sein, das öl voruuerhitzen, z_eB auf 93 bis 288°0, und es unter beträchtlichem Druck zu versprühen, um eine befriedigende Vernebelung zu erhalten«

Beste Ergebnisse werden erhalten, wenn man mit " einem sehr feinen Ölnebel arbeitet« Vorzugsweise sollen die Tröpfchen in dem ölnebel nicht iriel größer sein als die Rußteilchen in der Rußmasse, auf welche der Hebel gesprüht wird. Die Tröpfchen können sogar etwa die gleiche fcröße wie die Rußteilchen haben. Eine Atomisierdüse mit verhältnismäßig geringer Kapazität oder Strömungsgeschwindigikeit erzeugt gewöhnlich einen feineren

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Hebel als eine Düse mit verhältnismäßig hoher Kapazität. Es ist demzufolge gewöhnlich günstiger, eine Hehrzahl von Düsen kleinerer Kapazität zu verwenden als eine einzige Düse großer Kapazität, um das öl auf die Rußteilchen zu vernebeln.

Um die gewünschte gleichmäßige Verteilung des Öls zu erzielen ist es wichtig, daß der eingesprühte ölnebel auf einen möglichst großen Teil der gesamten freien Oberfläche des Rußbettes auf triff to Bs ist auch wichtig, daß möglichst viele der einströmenden öltröpfchen mit &en leuchen des bewegten Rußes zusammenstoßen, bevor sie entweder mit anderen öltröpfchen oder mit den Wänden der Hisehkeamier in Berührung kommen. Die Atomisierdüsen sollen daher in derartiger Weise ausgebildet sein, daß eirae Überlappung oder Störung ihres Sprühbildes im wesentlichen ausgeschaltet oder auf ein Mindestmaß beschränkt wird» Die Düsen sollen auch derartig ausgebildet sein, daß der aus ihnen austretende Ölnebel vorwiegend und vorzugsweise praktisch vollständig auf den Ruß und nicht auf die Wände der Behandliragszone gesprüht wird« Schließlich sollen die Düsen so ausgebildet sein, daß ihr Sprühbild eine möglichst gleichmäßige Verteilung bezüglich der gesamten exponierten Fläche des Rußbe.ttes zeigt. Ähnliche Torsichtsmaßnahmen sollen beachtet werden, wenn andere Verteilungseinrichtungen anstelle der Atomisierdüsen verwendet werden«.

eine herkömmliche Rußpelletiermühle zur Durchführung der 809811/0921

bevorzugten Ausführungsförm des erfindungsgemäßen Terfahrens verwendet werden kann soll sie mit einer Mehrzahl von Atomisierdüsen mit konischem Sprtthbild versehen sein, die innerhalb der Mischkammer angebracht sind und vom oberen Seil oder Kopf der Mischkammer nach abwärts auf das Rußbett sseigen· Besonders gute Ergebnisse werden erkalten, wenn man. die Düsen entlang der Mischkammer auf einer geraden Linie oberhalb Ihrer Achse im gleichen Abstand anordnet» Bär Abstand der Sprühdüse», soll derartig sein, daß das Sprühbilä jeder Düse nahe benachbart zum Sprühbild der Jeweils nächsten Düse ist, wo. die Sprühbilder die Oberfläche des Rußbettee kreuzen. lein Spriüibild kreuzt jedoch die Miachkammerwandung oder irgend ein anderes Sprühbild in nennenswertem Ausmaß» Wenn man die Düsen auf diese Weise anordnet kann man sicherstellen, daß nahezu gleiche Mengen an Öl auf jeden Teil der Mischkammer und auf die in ihr bewegten Eußteilchen gesprüht werden«

Während der Veraebelung des 01a wird die Zugabageachwindigkoit des Öls auf einen Wert beschränkt, der nicht größer ist als die Menge, die von den Rußt eilchen leicht aufgenommen werden · kann. Der Zv/eck einer derartig beschränkten Zugabegeachwinaigkeit ist der, die Bildung von Örtlichen Ansammlungen von öl auf den behandelten Rußteilchen au" verhindern« llnter dem AiiBdxuck «örtliche Ansammlung von Ö1^M wird das Zuaaneenkommen einer Anzahl einzelner kleinerer Öltröpfchen und deren Agglomeration zu einem größeren öltropfohen verstanden, d«li· einem OltrSpfchen, das beträchtlich größer ist, ale irgendeines der

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Ruß teilchen ο Eine örtliche Ansammlung von öl würde nämlich ein ungleichmäßiges Produkt ergeben und vermutlich zur Bildung von Pellets beitragen.

Es ist nicht möglich, einen genauen Wert für die Zugabegeschwindigkeit des Öls für jede .denkbare Reihe von Verfahrensbedingungen anzugeben, die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sich ergeben könnten» Die maximal annehmbare ölzugabegeschwindigkeit 1st eine Variable, die ihrerseits von verschiedenen sekundären Variablen abhängt, wie ZoB₀ von der Bauart und der Größe der Mischvorrichtung, der Intensität; mit der sie betrieben wird, ob die Rußteilchen diskontinuierlich behandelt werden, oder ob sie der Wischvorrichtung zugeführt und kontinuierlich ihr. entnommen werden, der Menge der eingesetzten Rußteilchen in der Vorrichtung, der Temperatur und der Viskosität des Öls, der Größe der öltröpfchen im ölnebel, der Zahl und der Sprühbilder der zur Vernebelung des Öls verwendeten Düsen und bei der kontinuierliches. Verarbeitung von der Geschwindigkeit des RuMurchsatzes· MeiaxL Sie sekundären Variablen in solcher Weise gehandhabt werden, daß eine sehr rasche Verteilung des eingesprühten Nebels in der Rußmasse gefördert wird, ist eine verhältnismäßig hohe ölzugabegeschwindigkeit möglich. Wenn die Verteilung des Öls nicht so rasch erfolgt, muß das öl mit niedrigerer Geschwindigkeit zugegeben werden. Eine rasche gleichmäßige Verteilung des ein-

gesprühten. Öls kann bewirkt werden durch kräftige Bewegung,

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durch beträchtliche Intensität der Bewegung, durch sorgfältiges Vermeid on einer au geringen Füllung und überfüllung der. Mischvorrichtung» durch Verwendung von vorerhit2tem öl der niedrigsten praktischen Viskosität» durch möglichst starke VernebeXung des Öls, durch gleichmäßiges Sprühen des ölnebels auf einen möglichst großen Anteil der gesamten Oberfläche des Rußbettos In der Behandlungszone sowie "beim kontinuierlichen Betrieb durch eine möglichst gleichmäßige Burchsatageschwindiglceit des Rußes.

Die geeignete ölzugabegeschwindigkeit läßt sich für eine gegebene Re:.he von sekundären Variablen leicht bestimmen« Bas Ven'aliran wi.rd bei einer willMirlich gewählten ÖlzugabegeschT/indigke:.t betrieben» Bann wird das bei dieser ÖlaugabevilTidigkeit erlialtene Rußprodukt nvt£ gleichmäßige Bisperclerj öln und das Fehlen von schwierig dispergierbaren Agglomejjateu geprüft. Wenn das Produkt abnehmbar ist, kann eine höhere Ölzugabegeschwindigkeit möglich sein· Wenn das Produkt jedoch nicht den Anforderungen entspricht, muß eine niedrigere Ölzugabegeschwindigkeit versucht werden· Bie optimale Ölzugabegeschwindigkeit kann dadurch festgestellt werden, daß weitere Versuche bei aufeinanderfolgend höheren oder niedrigeren ölzugabegeschwindigkeiten durchgeführt werden, die abhängig sind von den Ergebnissen des ersten Versuches· Vorteilhaft bestimmt man die höchste ölsugabegeschwindigkeit, die ein noch durchweg annehmbares Produkt liefert, denn dies ist

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die ölastgabagesehwindigkeit, vrelche zum wirtschaftlichsten Verfahren zur Herstellung von ölverdiehtetem Ruß führt. Sollte es der Pail sein, daß die Ölztigabegeschwindigkeit für eine gegsbene Beihe von sekundären Variablen für die wirtschaft« lic>ie Produktion zu niedrig ist, oder wenn ein annehmbares Produkt unter samtlichen derartigen Bedingungen nicht erzeugt werden kann, dann müssen die sekundären Variablen geändert werden» Sie werden natürlich in solcher Weise geändert» um eint2 raschere und gleichmäßigere Verteilung des Öls wie vorste'aend erläutert au erzielen«, Beispielsweise kann die Intensität der Bewegung oder die Temperatur des Öls erhöht werden·

Die Prüfung des verdichteten Eußes auf die Abwesenheit von schwierig dispergierbaren Agglomeraten und gleichmäßige ölverteilung läßt sich leicht du.rchführen_e Das Fehlen schwierig dispergierbarer Agglomerate kann unter Anwendung der izL.d&r Druckfarben-Industrie verwendeten Standardprüfnormen zur Beurteilung von Eußpigmenten für Iruckfarben festgestellt werden. In diesem Zusammenhang muß darauf hingewiesen werden, daß der Ausdruck "praktisch frei von schwierig dispergierbaren Agglomeraten" hier bedeutet, daß der mit öl verdichtete HuB genügend frei von solchen Agglomerat en sein soll, die unter normalen Yerarbeittingsbedingungen für ein gegebenes Endprodukt nloht leicht zusammenbrechen, so daß er als annehmbar zur Herstellung eines solchen Produktes angesehen werden kann«· , _f:-

Zur Prüfung eimer gleichmäßigen ölverteilung wird ein

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BADORHSfNAt ^u

Exteaktions verfahren verwendet. 5 g Proben «- oder eine andere willkürliche Menge - werden wahllos aus einem Ansatz von 51-» verdichtetem Ruß entnommene Die Proben werden in Koründhtilsen gegeben und 30 min mit 50 ml Benzol auf einer Heisplatte extrahiert, öle auf mittlere Hitze eingestellt ist. Der Extrakt-wird auf einem Wassert ad erhitzt, "bis kein Benzolgerueh raehr i'ostgestellt werden kann» Daam wird der Rückstand 30 jjain in einen Ofen bei 11O⁰C eingestellt. Der Rückstand icirä in einem Ex.'Jiccator abgekühlt und gewogen rind der- Prozentsatz des extrahi<32baren Öls jeder Irobe Tjei'eclmet« Die Sleichraeßigkeit der ölverteilung in den Proben mrü durch Yergleich der Menge des ertrahierbaren Öls leurteilu, üie in den verscM©denen Proben aufgefunden wird»

Die nachstellenden Beispiele erläutern äio Erfindung. Seile beziehen sieb- auf das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben ist,

Beispiel 1

Das Verfahr on zum Verdichten τοη RuS mit Öl wird in einem Mischer des vorstehend beschriebenen iPypa durchgeführt, der aus einer horizontalen zylindrischen Mischkammer besteht, die einen axialen Schaft und radial angeordnete Zapfen aufweist,-die in vier Reihen im Winkel von 90° zueinander entierirt entlang der länge des Schaftes aaxgeordnet sjjad» Die Mapfenjeder Reihe sind ßtvra 15 $2 cm voneinander entfernt und ihre Spitzen

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BAD

~ 20

erstrecken «ich bis auf etwa 1 _?27 cm an die innere Oberfläche der Kammer» Am Kopf der Kammer sind entlang ihrer Länge in einem Abstand von etwa 30 cm nach unten gerichtete Sprühdüsen mit konischere Sprühmuster angeordnet, die eine Leistung von O₉5 g/Ötunde bei 7 at (Winkel 30°) haben und die an eine Ölpumpej einen Ölerhitzer und einen Ölvorratsbehälter angeschlossen s:.E.d. 100 Teile lockerer HAF-Ruß werden in die Mischkammer gegeben, die dann etwas weniger als zur Hälfte vom Euß angefüllt ist. Der Scjaft der Mischkammer wird mit 235 U/min'gedreht. Danach wird sofort mit dem Einsprühen des Öls begonnen« Als Öl wird ein Bindemittel für Druckfarben verwendet ₉. das ein Gemisch von Ölen darstellt und folgende Eigenschaften hat:

API-Dichte bei 15,5⁰C 24,6 Spezifisches Gewicht bei 15*5⁰C 0,9067 Dichte, g/ml 0s906

Flammpunkt nach Pensky-Martin 151_?β°ΰ Viskosität, Seybolt-ITnivorsal-Sekunfien

bei 33⁰C 105

bei 99⁰C 35

Das Öl v/ird auf 273⁰C vorerhisst und unter-einem Druck von T at durch die Düsen als feiner JFebel versprüht» Etwa 10 Seile Öl werden innerhalb 15 Minuten zum Ruß gegeben» Dann wird :nit der Zugabe des Öls aufgehört uad das Bewegen unterbrochen ₀

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Beispiel 2

Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch werden 6 Teile öl je 100 !eile Ruß verwendet,

Beispiel 3

Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch wird als Ruß ein anderer HA1?-Ruß verwendete

Beispiel 4

Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt j, jedoch wird als Ruß ein lockerer HAF-Ruß für Druckfarben verwendet, der im Handel erhältlich ist und folgende Eigenschaften hat:

Kohlenstoff, $ 98 «,41

Wasserstoff, $ 0,1S

Schwefel,. °,^!> 0_f61 Sauerstoff (berechnet aus ö«r Differenz), $> 0_st62

Asche, fo 0? 18

BED-Oberflache, m²/g 75

Ölfaktor 113

Hohlraumfaktor 117

pH-Wert 8_S8

larbtiefe 208

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Beispiel 5

Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch wird als öl ein Bindemittel für Druckfarben auf Basis eines paraffinischen Mineralöls verwendet» das jedoch nur sehr geringe Mengen metallorganische Trockaer und Blautöner enthält.

Beispiel .6

Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch werden als öl das in Beispiel 5 beschriebene Produkt und der in Beispiel 3 beschriebene Ruß verwendet»

Beispiel 7

Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch -werden das öl von Baispiel 5 und dei? Ruß γοη Beispiel 4 verwendet;«,

Beispiel 8

Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch wird als Ruß ISAl-Ruß und als öl ein aromatisches Kautschukverarbeitungsöl verwandet* das folgende Eigenschaften besitzt! Holatoilaranalyse. gon-G-elmethode, gew,,«^ Asphaltene O

polare Verbindungen 11_s2 #

aromatische Verbindungen 68 _s 6 %

gesättigte Verbindungen 20 ₉ 2 fo

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Siedeanalyge» O, 760 mm Hg

Aiifangssiedepunkt 355,5

5 jC 395,0

10 f> 405,5

50 $ 433 *8

90 # 460,5 API-Dichte bei 15,5°0 11,5

Spezifisches Gewicht bei 153⁰C O_s9895

Dichte₉ g/ml 0₇989

Flammpunkt nach Penslcy-Hartin 2t 8⁰O Fließpunkt, ⁰C 15*5

Viskosität, Seybolt-Uni-yersal-S ekunden

bei 38⁰O 3 235

bei 99⁰C 83

Etwa 7 Teile öl werden zu jeweils 100 Seilen Ruß gegeben«

Beispiel 9

Das Verfahren von Beispiel 8 wird wiederholt, jedoch werden etwa 30 Teile Öl su jeweils 100 Seilen Ruß gegeben·

Beispiel' 10

Das Verfahren von Beispiel 8 wird wiederholt, jedoch werden etwa 33 Teile Öl au jeweils 100 Teilen Ruß gegeben.

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Auswertung der Ergebnisse

In jedem Pail wird ein Produkt mit "beträchtlich größerer Schüttdichte erhalten, d«h_e die Schüttdichte dee Produktes ■unterscheidet sich von der des eingesetzten Rußes um einen Wert, der "beträchtlich größer ist als er lediglich dem Gewicht des zugegebenen Öls entspricht» Sämtliche Extraktionsversuche an "beliebigen Proben von Ruß aus dem gleichen Ansatz zeigen eine Abweichung von höchstens etwa OjI # oder weniger von ihrem durchschnittlichen Viert. Dies zeigt, daß eine außergewöhnliche gleichmäßige Verteilung des Öls erhalten wurde* Die Ergebnisse der verschiedenen Beispiele sind in der nachstehenden Tabelle angegeben»

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Tabelle

	OO
	CD
	CD
'S.	CO
s:	-ί
B	.—*
'Λ	*>.
	CD
H-	CD
	K)

	Schüttdichte, g/om*	durchs chnittliche Menge des extra hierten Öls, # -	maximale Ab«	- Schüttdichte» des Produktes, g/cm⁵	Schüttdichte?
Beispiel	0,155	10	weichung, fo	0,221	41,3
1	0,128	6	*	0,160	25,0
2	0,1.95	10	*	0_?245	24,4
3	0,161	10	*	0,241	50,5
4	0,155	10_?7		0,235	51,5
5	0,195	10,1	0₉1	0*313	59,3
6	0,161	10*4	0,05	0,227	40,5
7	0,108	7,15	0,05	0_?227	1O8₅6
8	0,115	29_?9	■0,1	0,269	113c4
9	0,113	33,2	0,1	0,339	194j5
10	0,1

VJI

*mir ein

■ ' 26 -

Die Produkte von Beispiel 1 bis 9 sind genügend frei von schwierig dispergierbaren Agglomeraten und sie sind daher für graphische Farben annehmbar« Es liegen praktisch keine Pellets im Produkt vor und das Produkt hat nur eine geringe Neigung zu stauben» Somit vermeidet das erfindungsgemäße Verfahren die Nachteile, die häufig Pellets anhaften, indem man das Öl unmittelbar au Ruß gibt und einen verdichteten lockeren Ruß mit beträchtlich erhöhter Schüttdichte, wesentlich geringerer Staubbelästigung und sehr gleichmäßiger Verteilung des Öles erhält. Diese Kombination von Eigenschaften war bisher nur sehr schwierig oder überhaupt nicht zu erzielen« Die Ergebnisse von Beispiel 10 zeigen, daß bei einem Gehalt von 33,2 # öl eine sehr große Zunahme der Schüttdichte erhalten wird« Diese Zunahme beruht jedoch auf der Agglomeration eines Teils des Rußes zu Pellets, was sich leicht mit dem Äuge feststellen läßt.

Patentans prüehe

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Claims

1 ο) Verfahren zur Herstellung von ölverdichtetem lockerem Kuß, dadurch gekennzeichnet, daß man ein öl mineralischen, pflanzlichen oder künstlichen Ursprungs in Form eines feinen Nebels auf Teilchen von lockerem voluminösen RuQ in einer Behandlungszone verteilt, wobei während der Zugabe des Öls die Rußmasse in stürmischer Bewegung gehalten wird und die Zugabegeschwindigkeit des Öls auf einen Wert begrenzt wird, der nicht größer ist als die !!enge, die von den Rußteilchen leicht aufgenommen werden kann, vs\ die Bildung örtlicher Ansammlungen von Öl innerhalb der Masse zu verhindern, und daß man das öl in einer Menge von etwa 5 bis etwa 32 Gew.-Teile je 100 Gew.-Teile Ruß verwendet,

2« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das öl in einer Menge von etwa 7 bis 15 Teile je 100 Seile Ruß verwendet,

3 ο Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennze ic hnet, daß man das Öl vorerhitzt«

4o Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Tröpfchen des Ölnebele vorwiegend auf die Rußmasse sprüht, bevor sie mit den Wandungen der Behandlungszone in Berührung kommen«

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5 ο Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein öl mit einem mittleren Siedepunkt von mindestens etwa 176⁰C verwendet wird«

6„ Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichne t, daß man den ölnebel auf die Bußmasse in Porm einer Hehrzahl gleichmäßig verteilter sich nioht gegenseitig störender Sprays versprüht.

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