DE1543114C3 - Verwendung zweiwelliger Schneckenpressen bei der Herstellung von Alkalicellulose und Celluloseethern - Google Patents
Verwendung zweiwelliger Schneckenpressen bei der Herstellung von Alkalicellulose und CelluloseethernInfo
- Publication number
- DE1543114C3 DE1543114C3 DE19651543114 DE1543114A DE1543114C3 DE 1543114 C3 DE1543114 C3 DE 1543114C3 DE 19651543114 DE19651543114 DE 19651543114 DE 1543114 A DE1543114 A DE 1543114A DE 1543114 C3 DE1543114 C3 DE 1543114C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- cellulose
- screw
- alkali
- reaction
- screw presses
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims description 50
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title claims description 50
- 239000003513 alkali Substances 0.000 title claims description 35
- 229920003086 cellulose ether Polymers 0.000 title claims description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 15
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 14
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 13
- 230000010006 flight Effects 0.000 claims description 12
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 9
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 7
- 238000006266 etherification reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 6
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 238000004898 kneading Methods 0.000 claims description 4
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 claims 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- 230000001737 promoting Effects 0.000 claims 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims 1
- 238000007127 saponification reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims 1
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 241000237858 Gastropoda Species 0.000 description 5
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N Chloromethane Chemical compound ClC NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940050176 Methyl Chloride Drugs 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- FOCAUTSVDIKZOP-UHFFFAOYSA-N Chloroacetic acid Chemical compound OC(=O)CCl FOCAUTSVDIKZOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000037250 Clearance Effects 0.000 description 1
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- XAPRFLSJBSXESP-UHFFFAOYSA-N Oxycinchophen Chemical compound N=1C2=CC=CC=C2C(C(=O)O)=C(O)C=1C1=CC=CC=C1 XAPRFLSJBSXESP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FDRCDNZGSXJAFP-UHFFFAOYSA-M Sodium chloroacetate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)CCl FDRCDNZGSXJAFP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- SOGXBRHOWDEKQB-UHFFFAOYSA-N benzyl 2-chloroacetate Chemical compound ClCC(=O)OCC1=CC=CC=C1 SOGXBRHOWDEKQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000035512 clearance Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxyl anion Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000002522 swelling Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010626 work up procedure Methods 0.000 description 1
Description
von Zellstoff in überschüssiger kalter oder heißer Natronlauge und anschließendem Abpressen hergestellt.
Um beim Abpressen wenigstens eine teilweise Homogenisierung zu erreichen, werden zu diesem
Zwecke Schneckenzentrifugen eingesetzt.
Um einen, an sich ungünstigen, Überschuß von Lauge zu vermeiden, wird Alkalicellulose auch durch Besprühen
von Zellstoff mit Natronlauge hergestellt Bei diesem Verfahren ist aber die Verteilung des Alkalis in
der Cellulose sehr ungleichmäßig, so daß auch eine ungleichmäßig substituierte Alkalicellulose entsteht
Man ist daher auch schon dazu übergegangen, den Zellstoff vor der Alkalisierung zu mahlen, um eine
größere Oberfläche und damit eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit zu schaffen. Dieses Verfahren ist aber
nicht sehr vorteilhaft, da wegen der starken Quellung der Cellulose in der Natronlauge leicht eine Klumpenbildung
eintritt, so daß die Masse nicht gleichmäßig durchreagiert So sind sämtliche Verfahren, mit denen
bisher Alkalicellulose hergestellt wird, technisch nicht voll befriedigend.
Es lag daher die Aufgabe vor, ein Homogenisierungsund Förderorgan zu schaffen, mit dem man faserig-krümelige
Reaktionsgemische sowohl von Cellulose mit Alkali als auch von Alkalicellulose mit Verätherungsmitteln
sowie von Cellulose mit Alkali und Verätherungsmitteln homogenisieren und fördern kann, so daß die
entsprechenden Umsetzungen beschleunigt werden.
Beim vorliegenden Stand der Technik war zu erwarten, daß dieses Ziel trotz der vielfältigen negativen
Erfahrungen am ehesten durch Anwendung einer zwei- oder mehrwelligen Schneckenpresse zu erreichen sein
würde, da bei diesen starke Scher- und Druckkräfte auftreten, die eine Homogenisierung des Materials
bewirken können, wenn die Fließeigenschaften des Materials und die Eigenschaften der Schnecke zueinander
passen. Nun sind aber eine große Anzahl zwei- und mehrwelliger Schneckenpressen unterschiedlichster
Bauart für die verschiedensten Anwendungsgebiete zum Einsatz gekommen, so daß eine sinnvolle Auswahl
schwerfällt. So sind gleichläufige und gegenläufige Schneckenpressen bekannt sowie solche, bei denen die
Schnecken ineinandergreifen und solche, die nicht ineinandergreifen; solche mit rechteckigem Schneckenprofil
und solche mit spitzem Schneckenprofil. Auch sind Schneckenpressen mit Knetscheiben bekannt
sowie solche, bei deinen normale Schneckengänge mit Knetscheiben abwechseln und viele andere, hier nicht
weiter aufzuzählende Bauarten. Mit allen diesen zwei- oder mehrwelligen Schneckenpressen werden bei
bestimmten Anwendungen hervorragende Homogenisierungseffekte erzielt, jedoch ist ihre Wirkung bei der
Homogenisierung und Förderung von faserig-krümeligen Reaktionsgemischen, wie sie speziell bei der
Herstellung von Alkalicellulose oder auch von CeIIuIoseäthern anfallen, zumeist völlig unzureichend.
Es wurde nun festgestellt, daß das angestrebte Ziel der Homogenisierung und Förderung faserig-krümeliger
Reaktionsgemische bei der Herstellung von Alkalicellulose oder Celluloseäthern in technisch befriedigender
Weise durch Verwendung von zweiwelligen gegenläufigen Schneckenpressen (s. Anspruch) erreicht
werden kann.
Diese Schneckenpressen sind charakterisiert durch gegenläufige Schnecken, deren Gangprofil rechteckig
und durchgehend mit konstantem Durchmesser geschnitten ist (vgl. G. Schenkel, »Schneckenpressen
für Kunststoffe«, München 1959). Bekannt ist die Ausführungsform einer Schneckenpresse, bei der zur
Erzielung einer Kompression die Flankenabstände in Richtung des Materialflusses stetig vermindert sind.
Sehr überraschend war der Homogenisierungseffekt der erfindungsgemäß verwendeten Presse beim Fördern
speziell von Cellulose mit Alkali, wobei jedoch ähnliche Schneckenpressen, die starke Scher- und bzw.
oder Komprimierkräfte zur Einwirkung bringen (sei es zum Beispiel durch die Anwendung gleichlaufender
Doppelschnecken in Kombination mit Trapezgewinde, dessen Gangsteigungen und Außendurchmesser nach
dem Ausstoßende hin abnehmen, während ihre Kerndurchmesser zunehmen, und mit gewindefreien kurzen
Abschnitten, sei es durch eine ständige Verminderung der Gangsteigung ebenfalls in Kombination mit kurzen
gewindefreien Abschnitten bei einer gegenläufigen Doppelschnecke oder sei es die Anwendung einer
Doppelschnecke mit sich gegenseitig vollkommen ausschälenden, abgerundeten Gangprofilen), in diesem
Falle so gut wie keine Homogenisierung brachten, unzureichend förderten und leicht festliefen. Noch
überraschender aber war, daß mit einer speziellen Ausführungsform der erfindungsgemäß verwendeten
Schneckenpresse nochmals ein deutlich gesteigerter Homogenisierungseffekt zu erzielen war, durch den die
Reaktionszeit zur Bildung der Alkalicellulose weiter vermindert wurde.
Diese spezielle Ausführungsform ist ebenfalls gekennzeichnet durch ineinandergreifende gegenläufige
Schneckenwellen konstanten Außendurchmessers mit durchgehendem rechteckigem Gangprofil, aber gleichbleibenden
Flankenabständen über die Länge der Schnecken sowie durch eine größere Gangtiefe der
Schnecken im Gehäuse als im Einzugteil, so daß das Schneckenspiel zwischen jeweils dem Außendurchmesser
einer Schnecke und dem Innendurchmesser der daneben liegenden Schnecke im Gehäuse größer ist als
im Einzugteil.
Besonders bewährt in dieser Ausführungsform der Schnecken hat sich eine Doppelschneckenpresse. Diese
Doppelschneckenpresse sei an Hand der Figur, die einen Aufblick auf die vom Einzugstutzen und einem
Teil des Gehäusemantels befreite Doppelschneckenpresse zeigt, erläutert. Zwei spiegelbildliche Schnecken
1 und 2 mit rechteckigem Schneckenprofil 3 befinden sich in einem 8förmig ausgearbeiteten Gehäuse 4, das an
seinem Anfang eine Einzugsöffnung 5 aufweist. Im Gehäuse zeigen die Schnecken gegeneinander ein Spiel
6, während im Einzugteil das Schneckenspiel so gering gehalten ist, daß es zeichnerisch beim vorliegenden
Maßstab nicht darstellbar ist. Die Schneckenwellen laufen gegensinnig in dem durch die Ziffern 7 und 8
angezeigten Sinne. Nicht eingezeichnet ist die Ausgangsöffnung der Doppelschneckenpresse. Diese wird in der
bei Doppelschneckenpressen üblichen Weise ausgeführt. Mitunter schließt man die Ausgangsöffnung mit
einer Siebplatte ab, durch die sich der Enddruck in der Doppelschneckenpresse regulieren läßt
Krümelig-feuchtes Cellulosematerial wird im rechtekkigen
Profil der gegenläufigen Schnecken im Einzugsteil auf beiden Seiten mit nach unten in das Gehäuse
genommen. Je kleiner das Schneckenspiel ist, um so mehr Material staut sich zwischen dem unten zusammenlaufenden
Innen- und Außendurchmesser beider Schnecken, so daß auf der Oberseite das leere
Schneckenvolumen erneut für die Förderung zur Verfügung steht. Unter allen erprobten Profilen zeigte
dieses rechteckige Profil die größte Ansaugwirkung im
Einzugsteil. Im Gehäuse tritt bei dem etwas größeren Schneckenspiel eine stärkere Längsmischung und
Förderung des Materials ein.
Durch Verwendung der Schneckenpresse der beschriebenen
Bauart ist es möglich, sowohl krümeligfeuchte Mischungen von Cellulose mit Alkalihydroxyd
als auch Reaktionsmischungen zur Herstellung von Celluloseäthern hervorragend zu homogenisieren. So
können z. B. Celluloseäther, wie Hydroxypropylcellulose
oder Carboxymethylcellulose mit sehr guter Qualität durch Beimischung von Flüssigkeiten, wie Propylenoxyd
oder Monochloressigsäure, oder festen Stoffen, wie Monochloracetat, hergestellt werden.
Es ist zweckmäßig, die Reaktionspartner grob zusammenzumischen, bevor sie die Doppelschneckenpresse
durchlaufen, da erfahrungsgemäß die Mischwirkung von Doppelschneckenpressen nicht übermäßig
hoch ist Bei hinreichend gleichmäßiger Zuführung der einzelnen Reaktionskomponenten ist es allerdings auch
möglich, diese erst in der Doppelschneckenpresse zu » mischen. Das Reaktionsgemisch muß, wenn es in die
Doppelschneckenpresse gegeben wird, wie schon mehrfach ausgeführt, faserig-krümelig sein. Das bedeutet,
daß das Reaktionsgemisch nicht naß ist, sondern sich allenfalls feucht anfühlt. Bei der Mischung von Cellulose
mit Natronlauge wird dieser Zustand erreicht, wenn etwa auf 1 Gewichtsteil Cellulose 1—2 Gewichtsteile
Natronlauge verwendet werden. Bei der Herstellung von Celluloseäthern, gleich, ob diese direkt aus Cellulose
oder aus Alkalicellulose hergestellt werden, können vorteilhaft etwa 1 bis '/2 Gewichtsteile Flüssigkeit auf
ein Gewichtsteil Cellulose oder Alkalicellulose angewandt werden.
Mit Hilfe der erfindungsgemäß verwendeten Schnekkenpressen
ist es möglich, nicht nur die Homogenisierung der einzelnen Komponenten durchzuführen, es
kann auch gleich die Umsetzung zum gewünschten Endprodukt teilweise oder ganz in der Schneckenpresse
stattfinden. Für den letzteren Fall ist es besonders vorteilhaft, daß diese Schneckenpresse mit geeigneten
Wärm- oder Kühlvorrichtungen versehen werden kann. Auf diese Weise ist sowohl die Regulierung der
Reaktionsgeschwindigkeit als auch die der Molekülgröße des Endprodukts möglich. Zweckmäßigerweise
werden sowohl Gehäuse als auch die Schnecke doppelwandig ausgeführt und erwärmt oder gekühlt.
Erwärmt werden Schnecken und Gehäuse, wenn man z. B. bei der Herstellung von Alkalicellulose gleichzeitig
eine gewisse Reifung erzielen will. Durch geeignete Abstimmung von Heizung und Verweilzeit kann so die
gewünschte Reife eingestellt werden. Wird dagegen eine Erhaltung der Molekülgröße angestrebt, so wird
die Reaktionswärme und die Friktionswärme durch Kühlung abgeführt
Dem gewünschten Homogenisierungsgrad und dem erforderlichen Durchsatz muß die Schneckenpresse in
ihren äußeren Abmessungen angepaßt werden. Allgemein gilt daß ein großes Volumen und eine lange
Verweilzeit angestrebt werden, wenn der Umsatz der Reaktionspartner ziemlich weit getrieben werden soll.
In diesem Falle kann die Vorrichtung mit einem Antrieb geringer Antriebsleistung versehen werden. Eine
höhere Antriebsleistung wird benötigt wenn die Schneckenpresse ein kleines inneres Volumen aufweist
und das durchsetzende Material nur eine kurze Verweilzeit haben soll.
Im allgemeinen empfiehlt es sich, die Gangtiefe der Schnecken möglichst groß zu machen. Die durch die
Schnecke erzielte Volumenverdichtung soll maximal 1 :3 sein. Der Enddruck am Ausgang der Schneckenpresse
soll nicht über 300 atü betragen. Nach den bisherigen Erfahrungen sind mit Doppelschneckenpressen,
wie sie erfindungsgemäß verwendet werden, maximal Durchsätze von 75 kg pro Stunde bei einem
Schneckendurchmesser von 92 mm und einer Umdrehungszahl von 22 UpM zu erzielen.
Ein zu dem vorstehend geschilderten Stand der Technik gehöriges Verfahren ist beispielsweise aus der
DT-PS 9 05 611 bekannt. In dieser Patentschrift ist ein Verfahren zur Herstellung von Celluloseäthern durch
Behandeln von Cellulose mit festen oder flüssigen Verätherungsmitteln in Gegenwart von Alkali beschrieben,
bei welchem man ein faserig-krümeliges Reaktionsgemisch unter Durchmischung und gleichzeitiger
Zusammenpressung reagieren läßt, indem man es durch eine Druckschnecke hindurchschickt. Die Volumenverdichtung
der Druckschnecke soll dabei vorzugsweise zwischen etwa 1 :3 und 1 :8 liegen, und der Gewindegang
soll vorteilhaft rund sein. Wie insbesondere auch aus nachstehendem Beispiel 2 unerwarteter Weise
hervorgeht, ist es vorteilhafter, gemäß der Erfindung zu verfahren, d. h. eine Schneckenpresse mit rechteckigem
Schneckengangprofil zu verwenden statt sich einer Schneckenpresse mit anderem Schneckengangprofil zu
bedienen. Insbesondere ist der Anteil an Unlöslichem bei erfindungsgemäßer Verfahrensweise wesentlich
geringer und dennoch der erhaltene Celluloseäther in wäßriger Lösung von höherer Viskosität Die Verwendung
einer Mehrschneckenvorrichtung bei der Herstellung von Celluloseäthern ist auch aus der deutschen
Patentschrift 7 65 441 bekannt; doch wird das dort beschriebene Verfahren mit breiartiger Reaktionsmasse
durchgeführt, was unter anderem die Nachteile hat, daß ein größeres Reaktionsgefäß für eine gleichgroße
Menge zu veräthernder Cellulose als bei erfindungsgemäßer Verfahrensweise benötigt wird und daß ein
wesentlich stärker verdünntes Reaktionsprodukt anfällt.
Die Schnecken werden mit sehr hoher Umdrehungszahl, vorzugsweise mindestens 100 bis 150 Umdrehungen
in der Minute, betrieben.
Aus Vorstehendem ergibt sich, daß die Fachwelt bisher annahm, man müsse bei der Herstellung von
Alkalicellulose bzw. von Celluloseäthern in Reaktionsschnecken darauf sehen, daß letztere eine hohe
Verdichtung und runde Schneckengänge aufweisen oder mit hoher Umlaufgeschwindigkeit zu betreibende
sind. Erfindungsgemäß wird in einer Weise verfahren, die im Gegensatz zu den bisherigen Erkenntnissen steht:
es wird eine Schneckenpresse verwendet die eine Volumenverdichtung von höchstens 1 :3 aufweist, mit
geringer Drehzahl zu betreiben ist und eckige Schneckengänge hat
Bei der erfindungsgemäß zu verwendenden neuen Ausführungsform b) der Schneckenpresse ist dazu noch
der Durchgangsquerschnitt im Arbeitsteil entgegen jeder bisherigen Erfahrung größer als im Einzugsteil
statt umgekehrt.
Die vorteilhafte Wirkungsweise der Schneckenpressen der erfindungsgemäß verwendeten Bauart im
Vergleich zu ■ anderen Schneckenpressen, speziell Doppelschneckenpressen, sei im folgenden noch an
Hand zweier Beispiele dargelegt.
15 kg grob zerkleinerte Alkalicellulose mit einem Cellulosegehalt von 45 Gew.-% und einem Natriumhy-
droxydgehalt von 16 Gew.-% wurden mit 3,5 kg Natriumchloracetat in einem Mischer 5 Min. intensiv
gemischt Dieses Gemisch wurde dann durch eine handelsübliche Doppelschneckenpresse der im Patentanspruch
angegebenen Bauart mit einem Schneckendurchmesser von 92,6 mm und einer Schneckenlänge
von 742 mm gegeben. Die Umdrehungszahl der Schnecken betrug 8 UpM, der Durchsatz 23 kg/h.
Die Reaktionszeit in der Doppelschneckenpresse betrug 15 Min. bei einer Temperatur von 6O0C. Das
Gemisch wurde dann noch einer Nachreaktion bei 6O0C
unterworfen, die 48 Minuten dauerte Die Aufarbeitung des Reaktionsprodukts geschah in an sich bekannter
Weise. Das so erhaltene Verätherungsprodukt zeigte in 2%iger wäßriger Lösung bei 200C eine Viskosität von
260 cP und einen Lösungsrückstand von 11 Gew.-%.
Wurde hingegen ein in gleicher Weise angesetztes Reaktionsgemisch in der bisher üblichen Art in einem
Trogkneter mit sigmaförmigen Knetflügeln für 60 Min.
bei 6O0C geknetet, so wurde ein Verätherungsprodukt
erhalten, das eine Viskosität von nur 113cP und einen
wasserunlöslichen Rückstand von 22 Gew.-% aufwies.
Hiermit ist gezeigt, daß mit der Doppelschneckenpresse erheblich verbesserte Produkte erhalten werden.
Beispiel 2 *5
10 kg Zellstoffpulver wurden mit 20 kg 45%iger Natronlauge ca. 15 Min. lang in einem Rührer gemischt.
Dieses Gemisch passierte einmal eine Mapre-Doppelschneckenpresse der beschriebenen speziellen Form (s. 3„
Seite 8, Abs. 2), die folgende Daten zeigte: Schneckendurchmesser 92 mm, Schneckenlänge 850 mm, Gangbreite
22 mm, Gangtiefe im Einzugsteil 24 mm, Gangtiefe im Gehäuse 24,5 mm. Schneckenspiel im Einzugsteil:
die Schneckenwellen laufen hart aufeinander. Schnekkenspiel im Gehäuse 1 mm, Steigung der Schnecken
40 mm, Umdrehungszahl der Schnecken 8 UpM, Durchsatz 30 kg/h.
Das so erhaltene homogenisierte Gemisch wurde noch für ca. V2 Stunde sich selbst überlassen, damit die ^0
Reaktion zu Ende gehen könne. Dann wurde zum Zwecke der Prüfung der Homogenität des Produkts mit
diesem eine Verätherung mit Methylchlorid durchgeführt. Ein Maß für die Gleichmäßigkeit der Umsetzung
ist die Höhe der Viskosität unter Berücksichtigung des Umstands, daß die in Wasser unlöslichen Anteile des
Celluloseäthers Viskosität vortäuschen.
Mit einer 2°/oigen Lösung des Äthers wurde bei 200C
eine Viskosität von 1500 cP gemessen. 1,5 Gew.-% des Ähters waren in Wasser unlöslich.
Zum Vergleich wurde eine in gleicher Weise hergestellte Reaktionsmischung durch eine gegenläufige
Doppelschneckenpresse gegeben, die ein trapezförmiges Gewindeprofil aufwies, sonst aber der obigen
speziellen Form der Doppelschneckenpresse entsprach.
Um auf denselben Durchsatz wie im obengenannten Falle zu kommen, mußte das Gangvolumen dieser
Doppelschneckenpresse etwa 20% größer gewählt werden. Die Umdrehungszahl mußte auf 15 UpM
gesteigert werden. Das homogenisierte Gemisch wurde auch in diesem Falle wiederum mit Methylchlorid
umgesetzt und an dem Verätherungsprodukt die Viskosität und der in Wasser unlösliche Rückstand
festgestellt Es ergab sich eine Viskosität von 1200 cP und ein unlöslicher Rückstand von 5 Gew.-°/o.
Derselbe Versuch wurde noch einmal wiederholt diesmal unter Benutzung einer gleichläufigen Schnecke
(US-PS 31 70 566), ebenfalls mit abgerundetem selbstausschälendem Profil. Hier war ein um ca. 30% größeres
Schneckengangvolumen erforderlich als im Falle der erfindungsgemäß verwendeten Doppelschneckenpresse.
Auch mußte die Umdrehungszahl auf 14 UpM erhöht werden, was auf die Gleichsinnigkeit der Drehrichtung
zurückzuführen ist Der durch Verätherung der so hergestellten Alkalicellulose gewonnene Methyläther
zeigte in 2%iger wäßriger Lösung bei 20° C eine Viskosität von 1000 cP und einen Rückstand von 7
Gew.-%.
Damit ist eindeutig gezeigt, daß sich mit der speziellen Doppelschneckenpresse ein wesentlich
gleichmäßigeres Produkt gewinnen läßt bei erhöhtem Durchsatz.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 709517/408
Claims (1)
- Patentanspruch:Verwendung zweiwelliger Schneckenpressen mit ineinandergreifenden gegenläufigen Schneckenwellen konstanten Außendurchmessers und durchgehendem rechteckigem Gangprofil (Volumenverdichtung höchstens 1 :3) und mita) über die Schneckenlänge abnehmenden Flankenabständen oder mitb) gleichbleibenden Flankenabständen über die Länge der Schnecken und einer größeren Gangtiefe beider Schnecken im Gehäuse als im Einzugsteil,bei der Herstellung von Alkalicellulose und Celluloseäthern zur Homogenisierung und Förderung faserig-krümeliger Reaktionsgemische.Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung zweiwelliger Schneckenpressen der im vorstehenden Patentanspruch angegebenen Bauart zur Homogenisierung und Förderung faserig-krümeliger Reaktionsgemische bei der Herstellung von Alkalicellulose und Celluloseäthern.Es ist bekannt, Celluloseäther durch Umsetzung von Alkalicellulose mit geeigneten festen oder flüssigen Verätherungsmitteln herzustellen. Die dazu benötigte Alkalicellulose wird in einem gesonderten Arbeitsgang durch Umsetzung von Cellulose oder cellulosehaltigen Stoffen mit Alkali, speziell Natriumhydroxyd, gewonnen. Die Celluloseäther werden somit in einem zweistufigen Verfahren hergestellt.Es ist weiterhin bekannt, Celluloseäther durch Umsetzung von Cellulose oder cellulosehaltigen Stoffen in Gegenwart von Alkali mit festen oder flüssigen Verätherungsmitteln in einem einstufigen Verfahren herzustellen.Beide Verfahren werden technisch ausgeführt. Das einstufige Verfahren hat den Vorteil geringeren Anlagenbedarfs, während das zweistufige Verfahren den Vorteil einer größeren Variabilität hat, da durch geeignete Reaktionsbedingungen bei der Herstellung der Alkalicellulose deren Molekulargewicht und Molekulargewichtsverteilung beeinflußt werden können. Beiden Verfahren ist gemeinsam, daß bei ihnen ein faseriger oder faserig-krümeliger Feststoff umgesetzt werden muß, und daß dieser Umstand es erschwert, möglichst nicht mehr als die äquivalente Menge des Reaktionspartners einzusetzen.Dieses Ziel, mit der geringstmöglichen Menge an Reaktionspartnern auszukommen, ist bei der Umsetzung von Alkalicellulose mit Verätherungsmitteln zum Celluloseäther wie auch bei der Umsetzung der Cellulose mit Alkali- und Verätherungsmittel zum Celluloseäther näherungsweise zu realisieren. Man arbeitet im allgemeinen in Gegenwart von verhältnismäßig geringen Flüssigkeitsmengen, so daß das Reaktionsgemisch eine lockere, faserig-krümelige Masse bildet. Es ist klar, daß in einem solchen Gemisch die Reaktion verhältnismäßig langsam abläuft Dabei werden erhebliche Mengen des Verätherungsmittels durch Verseifen der Reaktion entzogen. Auch genügen die Reaktionsprodukte nicht den Forderungen nach Gleichmäßigkeit.So hat man zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit und zur Erzielung eines gleichmäßigen Produktes die Umsetzung in Knetvorrichtungen durchgeführt. Jedoch erhielt man damit auch noch nicht hinreichend gleichmäßig verätherte Produkte; auch war ein kontinuierliches Arbeiten nicht möglich.Eine wesentliche Beschleunigung der Verätherung und die Möglichkeit des kontinuierlichen Arbeitens ergab sich erst durch den Einsatz von Schneckenpressen. Zur Zeit werden sowohl einspindlige als auchίο mehrspindlige Schneckenpressen zur kontinuierlichen Verätherung von Alkalicellulose bzw. von Cellulose mit Alakli und Verätherungsmitteln eingesetzt. Bei der Verwendung von einspindligen Schneckenpressen ist jedoch zu beachten, daß die Förderleistung stark von dem Flüssigkeitsgehalt des geförderten Mediums abhängt. Dadurch wird die Qualität des erhaltenen Celluloseäthers von der Art der Alkalicellulose abhängig, so daß eine stete Überwachung des Prozesses erforderlich ist. Aber auch der Einsatz von mehrspindligen Schneckenpressen führte bisher noch nicht zu voll befriedigenden Ergebnissen. Deren Förderleistung ist zwar von dem Feuchtigkeitsgehalt des zu fördernden und zu homogenisierenden Stoffes weitgehend unabhängig, jedoch unterliegt das Einzugsvermögen der Schnecken im Einzugsstutzen Schwankungen in Abhängigkeit von der Qualität des Ausgangsstoffes. Auch ist mit den bisher angewandten Mehrfachschneckenpressen im technischen Einsatz nicht die Qualität des Verätherungsproduktes zu erreichen, die im Laborbetrieb beim mehrmaligen Durchschicken des Reaktionsgemisches durch eine Schneckenpresse erzielt werden kann.So ist beispielsweise aus der US-PS 30 88 943 ein zweistufiges Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichem Salz der Carboxymethylcellulose bekannt; wichtig ist dabei, daß in beiden Stufen des Verfahrens eine solche Schnecke verwendet wird, die ein intensives Mischen gewährleistet, so daß eine gleichmäßige Dispersion der Reaktionsteilnehmer erreicht wird. In beiden Stufen werden ferner bestimmte Mengen organischen Lösungsmittels verwendet. Die für die Durchführung dieses Verfahrens vorgeschlagene Vorrichtung ist eine einspindlige Schnecke mit bestimmten H ilf seinrich tungen.Das obenerwähnte Ziel, die Umsetzung der Cellulose oder ihrer Derivate möglichst nur mit der äquivalenten Menge an Reaktionspartnern zu erzielen, ist jedoch bei der Herstellung von Alkalicellulose aus Cellulose mit Alkali nicht zu erreichen. Mischungen von Cellulose mit einem geringen Überschuß konzentrierter wäßriger Natronlauge sind zwar auch faserig-krümelig, könnten jedoch bisher nicht mit den ein- oder mehrspindligen Schneckenpressen homogenisiert werden.Einspindlige Schneckenpressen ziehen dieses Gemisch schlecht ein und fördern es auch schlecht. Sie fördern es gar nicht mehr, wenn sich ein Druckgefälle innerhalb der Presse aufbaut. Das Cellulose-AIkali-Gemisch sitzt dann fest in den Schneckengängen und wird nur noch im Kreise bewegt. Bei mehrwelligen Schneckenmaschinen hingegen ist zwar zunächst eine mehr oder weniger hinreichende Förderleistung zu beobachten, sofern das Fördergut nicht zu trocken ist. Jedoch wurde bisher in keinem Falle eine Homogenisierung des Mediums erzieh. Diese ist aber erforderlich, da sonst in dem dicht gepreßten Material die Umsetzung zur Alkalicellulose zu langsam verläuft.Alkalicellulose wird daher in der Regel durch Tauchen von Zellstoffblättern oder endlosen Bändern
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEK0056022 | 1965-05-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1543114C3 true DE1543114C3 (de) | 1977-12-08 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0087699B1 (de) | Mehrwellige, kontinuierlich arbeitende Misch- und Knetmaschine für plastifizierbare Massen mit ineinandergreifenden, gleichsinnig drehenden Schnecken konstanten Achsabstandes | |
DE69407170T2 (de) | Verfahren zur trennung cellulosehaltigen fasern in wasser | |
DE2601696A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines extrudats aus einem kunstharz und einem feststoffteilchenzusatz in einem extruder fuer kunststoffe | |
AT905U1 (de) | Herstellung eines premix auf zellulosebasis | |
DE10050295A1 (de) | Mehrwellen-Extruder und Verfahren zur Aufbereitung und/oder Vorarbeitung von mit Füllstoff versetzten Elastomeren | |
DE3341090A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur herstellung extrudierter nahrungsmittel | |
DE2501941A1 (de) | Vorrichtung zum mischen von viskosen stoffen mit feststoffen | |
AT503371A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur verarbeitung von material durch mischung und bzw. oder plastifizierung oder agglomerierung | |
DE3635296A1 (de) | Verfahren zum herstellen von treibladungspulver | |
DE2943230C2 (de) | Knetvorrichtung für Kunststoffmischungen | |
EP0113402B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung ein- oder mehrbasiger Treibladungspulver | |
WO2000009563A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer cellulosesuspension | |
DE2461543C2 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Zuckermasse für Confiseriezwecke | |
DE2107927B1 (de) | Verfahren zum kontinuierlichen Aufbereiten und Granulieren von duroplastischen Preßmassen | |
DE1545043A1 (de) | Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Reaktionsprodukten hoher Viskositaet durch Polykondensation | |
DE1543114B2 (de) | Verwendung zweiwelliger schneckenpressen bei der herstellung von alkalicellulose und celluloseaethern | |
AT307012B (de) | Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von faserstoffhaltigen Preßmassen | |
DE1543114C3 (de) | Verwendung zweiwelliger Schneckenpressen bei der Herstellung von Alkalicellulose und Celluloseethern | |
AT505450A1 (de) | Dünnschichtbehandlungsapparat | |
DE69212748T2 (de) | Apparat zum Rekuperieren heterogener Abfälle, insbesonderen heterogener Kunststoff-Abfälle | |
EP0340396B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Caseinaten | |
DE2165148B2 (de) | Vorrichtung zum Mischen trockener und flüssiger Materialien | |
EP1417998B1 (de) | Verfahren zum Mischen von festen und flüssigen Komponenten in einer Mischvorrichtung, Anwendung des Verfahrens und Mischvorrichtung | |
DE3044577C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Treibladungspulver | |
DE3344297A1 (de) | Vorrichtung zum extrudieren von kunstharzen |