DE1567322C - Verfahren zum Herstellen einer feuchten stabilen zerkleinerten Cellulose - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer feuchten stabilen zerkleinerten Cellulose durch Zerkleinern von Cellulosekristalliten, die in bekannter Weise durch stark saure Hydrolyse aus Cellulose gewonnen und auf einen im wesentlichen einheitlichen durchschnittlichen Polymerisationsgrad eingestellt sind. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Konzentration von 32 bis 90 Gewichtsprozent der Cellulosekristallite im wässrigen Medium angewendet wird.

Um eine Kurzbezeichniing für diese Cellulosekristallit-Aggregate mit dem im -wesentlichen einheitlichen Polymerisationsgrad einzuführen, seien sie nachstehend als CKA bezeichnet. , .

Zur Technik der CKA und zu ihren physikalischen Eigenschaften sei zur Vermeidung von Wiederholungen auf die französische Patentschrift 1 I'M486 und den darin aufgeführten Aufsatz von H a 11 is t a verwiesen: Die CKA beruhen auf der Erkenntnis, daß bei Anwendung einer bestimmten Säiuekonzentration und einer bestimmten Temperatur die amorphen Bestandteile aus der Ausgangscellulose herausgelöst werden und sich ein Polymerisationsgrad einstellt, der sich bei fortdauernder Behandlung kaum noch ändert. Die optimalen Werte der Hydrolyse liegen ■ bei 2,5 μ HCl, 15 Min. und Siedetemperatur. Die auf diese Weise gewonnenen CKA werden anschließend durch Auswaschen von der Säure befreit.

Bei der Beschäftigung mit den CKA hat man gefunden, daß man, wenn man die CKA in einem wäßrigen Medium zerkleinert, ein thixotropes Gel gewinnen kann. Man hat hierzu Versuche mit 5, 7, 9 und 10 Gewichtsprozent Trockencelluiose angestellt. Die CKA setzen sich zunächst wie feiner Sand ab. Durch ein kräftiges mechanisches Umrühren werden die Kristallite zerbrochen und man gelangt zu einer kolloidalen Dispersion und schließlich zu einem thixotropen Gel, wobei sich die thixotropen Eigenschaften mit Zunahme der Teilchen von 1 Mikron und darunter verbessern. Feststellungen haben ergeben, daß etwa I¹¹¹Zn der Celluloseteilchen kleiner als I Mikron waren. ■ " "' .

Von diesem Stand der Technik geht die Erfindung aus und beschäftigt sich mit der Aufgabe, die CKA in eine Form überzuführen, in der die Cellulose in feuchtem Zustand verpackbar ist, also nicht mehr in der Form einer flüssigen Dispersion oder eines fließfähigen Gels vorliegt. Das wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß man 32 bis 90 Gewichtsprozent CKA im wäßrigen Medium zerkleinert.

Bei einem Kristallitgehalt von 32% entsteht eine Cellulose, die etwa dem Kartoffelpüree gleicht, also musähnlich ist. Mit steigendem Kristallitanteil wird die Masse fester. Oberhalb 50% neigt die Cellulose dazu, krümelig zu werden, jedoch ist die Feuchte noch gut erkennbar. Bei einem Kristallitanteil von 80% entsteht eine feuchte, frei fließfähige Cellulose aus Körnern oder Granalien oder Klümpchen, deren Feuchte eher beim Anfassen als beim Betrachten erkennbar ist. Zwischen 80 und 90 % Kristallitanteil entsteht ein krümeliges, frei fließfähiges, körniges Material, dessen Wasseranteil man auch beim Anlassen nicht feststellen kann.

In allen diesen Zuständen ist das Material gut verpackbar.

Die Ursache für diese Form der CKA beruht nicht nur auf der verwendeten Menge der CKA, sondern sehr stark auf einer physikalischen Erscheinung. Je höher der Feststoffanteil während des Desintegru tionsvorganges ist, umso größer ist die bei der media nischen Aufteilung entstehende, auf die Kristalle wir kende Scherwirkung. Wenn man also die Ausgangs cellulose mit einem· Feststoffanteil zwischen 32 um 90 Gewichtsprozent im wäßrigen Medium zerklei nertjSO erhält man einen wesentlich höheren Atitei von Teilchen von Kolloidgröße'als bei einem' Fest stoffanteil bis nur etwa 10% der wäßrigen Dis

ίο persion, d. h., man erhält ein Gel von wesentlic!

^ größerer Viskosität, das sich hinsichtlich seiner Fließ eigenschaft und seines thixotropen Verhaltens gaii wesentlich vo"n einem durch eine wäßrige Dispersioi erhaltenen Gel unterscheidet.

Es könnte die Frage aufgeworfen werden, ob ma nicht das gleiche erreichen könnte, wenn man ein wässerige Dispersion von beispielsweise K)⁰Zo Fest stoffanteil auf beispielsweise 50% Feststoffantci eindampft. Dieses theoretisch konstruierbare Verfall ren läßt sich in der Praxis nicht durchführen. Ab gesehen davon, daß es nur bei genauester Einhaitun ganz bestimmter Trocknungsbedingungen im genauer Feuchtigkeitsbemessung durchführbar wärt würde sich ein Zusammenbacken der Partikeln schwer lieh vermeiden lassen. Die Masse würde dann ihr gleichmäßige Geschmeidigkeit verlieren. Vor allei aber würde der eben erläuterte Vorteil des vergri ßerten Anteiles der Teilchen von Kolloidgröße nici erzielt weiden, der für die Bildung eines hochwert gen Gels ausschlaggebend ist und der sich nur durc mechanische Desintegration erreichen läßt. Es win um das zu unterstreichen, die Zahl der feinsten.Par tikeln nicht nur im Verhältnis zur größeren Gewichts menge der CKA erhöht, sondern weit darüber hii aus, da durch die Desintegration der prozentual Anteil der feinsten Partikeln, bezogen auf die Gl wichtseinheit der CKA, wesentlich ansteigt.

Wenn im vorstehenden zum Ausdruck gebracl wird, daß die feuchte kristalline Cellulose verpad bar ist, so soll hiermit 'nur eine Eigenschaft zm Ausdruck gebracht werden. Es ist verständliche weise nicht erforderlich, daß diese Eigenschaft auc tatsächlich ausgenutzt wird. Es liegt durchaus it Rahmen der Erfindung, eine feuchte Cellulose geinii der Erfindung herzustellen und diese unmittelbar ai schließend in eine wäßrige Dispersion überzufül ren, um den Vorteil des hohen Anteils der kollok feinen Partikeln für die Gelbildung auszunutzen.

Schließlich sei noch bemerkt, daß die nach de:

Verfahren gemäß der Erfindung mit dem niedrigt Feststoffanteil um 32% herum hergestellte Cellulo nicht unbedingt in eine wäßrige Dispersion übe ■geführt werden muß, daß sie vielmehr in mancht Fällen mit dieser Konsistenz unmittelbar verarbeit werden kann.

Beispiel

Nicht getrocknete Aggregate von Cellulos kristalliten, die durch einstündiges Hydrolysieren v< Holzpulpe mit 0,525 %iger Salzsäurelösung I 121° C erhalten worden sind und einen »auf ein· annähernd konstanten Wert eingestellten, dun. schnittlichen Polymerisationsgrad« von 220 u: einen Feuchtigkeitsgehalt von 64% aufwiesen, wi den mit Wasser bis auf einen Feststoffgehalt ν 32 % verdünnt und dann in einer mit Schaufeln ai gerüsteten Mischvorrichtung aus rostfreiem Stahl z· rieben. Diese Vorrichtung bestand aus einer ob

offenen, rechteckigen Kammer, die am Boden zwei nebeneinanderliegende, nach innen gewölbte und durch einen hochstehenden Wulst getrennte Räume enthielt. In jedem konkaven Raum konnte eine Schaufel rotieren, wobei ein Ende jeder Schaufel auf einer Seite der Kammer angebracht war und das andere Ende nicht montiert, aber dicht an der entgegengesetzten Seite der Kammer angeordnet war. Die Zwischenräume zwischen den Schaufeln und den Endflächen der Kammer und den Flächen der nach innen gewölbten Bodenpartien waren sehr klein, und zwar in der Größenordnung von wenigen Tausendstel Zoll, z. B. 0,203 mm. Die Schaufeln werden mit einem Motor angetrieben und konnten voll rotieren, während die Kammer stationär war. Die Mahlwirkung der Vorrichtung auf die Aggregate war mehr zerreibender bzw. schmierender Natur, wobei die Aggregate in die erwähnten kleinen Zwischenräume hineingetrieben und innerhalb der Kammer durch die Bewegung der Schaufeln rotierend herumbewegt wurden. Die Aggregate wurden 2 Stunden lang vermählen, wobei ein Gel in Form eines ziemlich festen, zäh haftenden Teiges entstand. Zu 200 g dieses Materials wurden 260 cm³ destilliertes Wasser gegeben und das entstandene Gemisch wurde von Hand 4 Minuten lang mit einem Holzlöffel gerührt, um ein dikkes, streichfähiges Gel mit niedrigem Feststoffgehalt, d. h. mit 13,9 Gewichtsprozent Feststoffen, Rest Wasser, zu bilden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung einer feuchten stabilen zerkleinerten Cellulose durch Zerkleinern von Cellulosekristalliten, die in bekannter Weise durch stark saure Hydrolyse aus Cellulose gewonnen und auf einen im wesentlichen einheitlichen durchschnittlichen Polymerisationsgrad eingestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Konzentration von 32 bis 90 Gewichtsprozent der Cellulosekristallite im wäßrigen Medium angewendet wird.