DE2056611B2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von farbstoff-dispersionen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von farbstoff-dispersionen

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DE2056611B2 DE19702056611 DE2056611A DE2056611B2 DE 2056611 B2 DE2056611 B2 DE 2056611B2 DE 19702056611 DE19702056611 DE 19702056611 DE 2056611 A DE2056611 A DE 2056611A DE 2056611 B2 DE2056611 B2 DE 2056611B2
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Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von FarbstolTdispersionen, bei welchem die unter leichter Wärmezufuhr gemischten und vorentgasten Farbstoffpigmente über eine Einfüllöffnung in eine kontinuierlich arbeitende Misch- und Knetmaschine eingefüllt und dort verarbeitet werden.
Neben den herkömmlichen und absatzweise arbeitenden Verfahren zur Herstellung von FarbstolTdispersionen, beispielsweise mittels Walzwerken, Schnellmischern, Muldenknctern. Innenmischern oder in Kugelmühlen, haben sich in den vergangenen Jahren für diese Aufgabe die kontinuierlich arbeitenden Misch- und Knetmaschinen eingeführt. Die Vorteile dieser Maschine treten ganz besonders bei schwieligen und hochwertigen Dispersionen zutage.
Als weiterer und oftmals technisch und wirtschaftlich entscheidender Vorteil ist der sehr viel kleinere Kraftbedarf einerseits und die viel kürzere Verweilzcit andererseits anzusehen. Diese Vorteile ergeben sich aus der günstigen hohen Knetintensität pro Knetmumvolumen, aus der hohen Tjilchengeschwindigkeit im Augenblick der höchsten Knetintensität sowie aus dem Fehlen von Toträumen und dem sich daraus
ergebenden zwangsläufigen Ablauf des Dispergiever-
f ahrens.
Der Einsatz von solchen kontinuierlich arbeitenden Misch- und Knetmaschinen wurde bereits seit vielen Jahren wiederholt in der Fachliteratur b<■■ schrieben, wobei richtia erkanni wurde, daß die Qualität neben der Eitinung der Maschine ent: cheidend \on der Art und Weise der Materialeinspeisung und der Dosierung beeinflußt werden kann. So wurde beispielsweise vorgeschlagen, eine grobe, aber homoüei verteilte Vormischung der Komponenten (Farby.nff. Iraker. Dispergierhilfsmiuel usw.) als Charge herzustellen und diese dann mit Hilfe von gleichmä-Bi11 stetigen Fördereinrichtungen in den Einlauf der kontinuierlichen Misch- und Kneteinrichtung einzuspeisen. Die meisten Einrichtungen dieser Art haben zudem ausbleichende Einzugs- und Mischeigenschaiten. so daß es auch möglich ist, die Einfüllöffnung in retielmäßiii kurzen Abständen von beispielsweise 20 bis 30 Sekunden mit gleichförmigen Chargen zu beschicken, sofern dabei der Füllgrad des Misch- und Knetraumes ausreichend bleibt.
Eine andere bekannte Möglichkeit besteht darin, einen Teil der Komponenten am Anfang des Misch- und Knetraumes einzuspeisen und erst wenn dieser Anteil gemischt, verdichtet, geknetet und nach Erfordernis angesintert oder plastifiziert wurde, die restlichen Anteile der Komponenten zuzugeben, wobei e^ sich bewährt hat. besonders Entgasungsstutzen als Zufuhrschacht oder hohlgebohrte Knetzähne zur Einspeisung zu benutzen. Letztere bieten den Vorteil, daß sie sehr einfach und wahlweise an besonders vorteilhaften Stellen des Knetergehäuses eingesetzt werden können. Oftmals wird n.'.t der Einspeisung der Restkomponenten eine Entlüftung über entsprechende Öffnungen verbunden, da die Konzentrate noch flüchtige Bestandteile aus der vorhergehenden Verarbeitungsstufe enthalten oder aber beim Transport bivv. bei längerer Lagerung Feuchtigkeit aufgenommen haben.
Auf erhebliche Schwierigkeiten stößt man aber einerseits, wenn die Verteilung derjenigen Stoffe, die sich verflüchtigen sollen, stark unregelmäßig auftritt oder wenn andererseits der Dampfdruck im geschlossenen Knetraum so stark wird, daß feine Feststoffteilchen schwebend in die Entlüftung mitgerissen werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, durch welche die oben aufgeführten Nachteile vermieden werden, so daß die Vorteile der kontinuierlichen Verarbeitung voll ausgenutzt werden können, auch wenn eine oder n.cbrere Komponenten infolge unregelmäßig verteilter Lagerfcuchte ungünstige Eigenschaften aufweisen.
Gemäß der Erfindung wird dies, ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren, dadurch erreicht, daß die Farbstoffpigmente rutschend in den Bereich de EinfüllölTnung der Misch- und Knetmaschine gefördert und so in diese eingefüllt werden, daß das Material den Querschnitt der Einfüllöffnung nur am Umfang derselben ausfüllt und in der Mitte einen freien Raum für die Entlüftung freiläßt.
Weiterhin wird eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens vorgeschlagen, welche eine kontinuierlich arbeitende Misch- und Knetmaschine mit rotierender und gleichzeitig oszillierender Welle mit Schneckenl'lüizeln aufweist, die mit verschiedenen,
jäumlieh getrennten Einfüllöffnungen versehen ist, »obci zur Einspeisung der Farbstoffpigmente eine tieizbare Förderschnecke mit nachgeschaltetem FaIllnlir vorhanden ist.
niese Vorrichtung zeichnet sich vorteilhafterweise dadurch aus. daß das Fallrohr an seinem oberen und unteren Ende konische Erweiterungen aufweist und im Bereich der unteren Erweiterung ein nach unten <iikncr Rutschkoiuis mit zentral nach oben geführtem F.iulüflungsrohr vorhanden ist.
Auf Zeichnungen ist ein Ausführiipgsbeispiel der MM'ieschlagenen Vorrichtung dargestellt, und es zeigt i i u. 1 eine schematische Darstellung der gesam-Kii Anordnung der Vorrichtung,
Viii. 2 das Knelergehause im Schnitt und
i i μ. ?> eine Ansicht der Kneterwelle. 1 iv-mäß Fig. I ist die Misch- und Knetmaschine 7 j-.ii: drei Zufuhröünungcn versehen: F.'.ne erste ZuiulH'Wfnung besitzt einen Trichter 9. welcher oben inii einem Deckel 6 verschlossen ist. Dieser weist tin·.· Öffnung5 für die Zufuhr des Trägermaterials in·!. Im Trichter 9 ist axial eine Hohlwelle 12 anjro'idnet. welche im Bereich ihrer oberen Hälfte /·.;;■ lockerungselemenle 13 und im Bereich ihrer uiite- i\-ν, !lallte Schnecken!lügel 14 trägt. Diese Hohlwelle 12 wird durch einen Elektromotor 11 angetrieben. IüK- /weile Ollnung im Gehäuse der Misch- Jiid knetmaschine 7 wird durch einen hohlgebohrten kl;-i/ahn 10 gebildet, welcher mit einer Leitung 8 mi' einem Lösungsmittelbehälter 4 verbunden ist. In diesen wird das Dispergierhilfsmittel gegeben und durch eine Mischeinrichtung 3 gemischt.
nie dritte Einfüllöffnung ist wiederum mit einem Trichter 15 versehen, auf welchen ein sich nach oben und räch unten konisch erweiternder Schlicht 16 aiii- »eseizi ist. In der unteren Erweiterung des Schachtes ist ein kegelförmiger Rutschkonus 17 eingebaut, an dessen Spitze siel) ein nach oben über den Schacht 16 hinaus erstreckendes Entlüftungsrohr anschließt. Der Schacht 16 ist mit einem Deck'-:1 19 verschlossen, wobei aber das Entlüftungsrohr 18 durch eine zentrale Bohrimu des Deckels 19 hindurchgeführi ist. Eine über dem Schacht 16 angeordnete Förder- und Vorwärmschnecke 2 ist mittels eines Rohres 20 an eine weitere Öffnung im !Deckel 19 angeschlossen, welche Schnecke 2 über eine Fördereinrichtung 1 mit F'arbpi..menlen beschickt wird.
Veiter ist ein Ent»asuimsstut/en 21 mit Abzuusleitun» 22 im Bcreicirdes Äustraastciles des Schnekke.^ehauses vorsehen. An den Ausgang der Misch- und Knetmaschine 7 ist eine Austragsschnecke 23 anflanscht, di,- ebenfalls mit einem I--nt..asunüsstiU/.e'n24mitAbzuBsleitunu25 versehen ist. Im loluenden soll der Vcrial.rcnsablauf näher erläutert werden, wobei als Pigment Ruß gewählt wird, da hierbei die verfahrenstechnischen Schwierigkeiten bekannterweise besonders groß sind. In der kontinuierliehen Misch- und Knetmaschine 7. wie sie beisnielsweise in der schweizerische Patentschrift Ϊ fiS der Anme'derin beschrieben wurde, soll ein Der Ruß wird in Säcken 27 angeliefert, in dunLnι in bekannter nachteiliger Art wahrend des Franspeus und der Zwischcnlagcrung eine ungleiche kudfeuchte-Verteilung eintrat, und /war m der Yw.sl. daß im Kopf der Säcke der Ruß zu trocken im. .ni. starker Neigung zum Schießen, wahrend am sjlm oden der Ruß zu feucht ist und daher zur Mumpi.ii- und Brückenbildung neigt.
Das Polymer steht beispielsweise als ^111P 1^ mit sehr niedrigem Schüttgewicht und etmpreclicnü großem Gas- und LufieinschluH zur Vertilgung uu Ruß wie auch das Polymer sind also so ^nl"r 1^; daß sie sehr zum Stauben neigen und dahei niuu vollständig entlüftet weiden turten. bevor sie in au Mi**- und KneunnndHung eingezogen worden s.nu. Das Pols mer w ird als Staub m e.ne /uluhru nruhlung 9 eingegeben, d.e als l,,diter mit KuhivvL ic ■-ausgeführt ist. wobei der Unterteil derselben Scii.Kkkenflügel 14 trägt, die als Slopl- und DosiersdnK^ das Material bereits etwas von erdichten. IJie Ml -gu-g der Schnecke wird dabei unter ^f ^' " gung des SchüUwinkels des Polymers und de anz wendenden Drehzahlen so gewählt, dal., ein Mndurchschießen des Materials mit Sicherheit u m ;-den wird. Der letzte Schneck nwendel. der,, ou Mischraum hineinragt, .st außerdem /usat/liüi m 1 Neigung zur Peripherie ausgetuhrt. damit das. ..w> vors erdichtete Material wahrend der Drehung Uu Rührwellen sanft nach außen hin abrutscht
Das Polymer wird nun mit durchgehende, S 1 kengängen 28 der Knetenvelle 26 in uen MisU raum 29 eingezogen, wobei die Gas- und Lutte;... usv. nach hinten entweichen. Sie linden einen --γν.υ Form der hohl ausgebildeten Ruhrwe.len ·-· S)" nicht, wie hier im Beispiel angegeben, ein züge un.es Pulver entlüftet werden, so kann die tlohlwUlc uiiweder durch einen Stopfen verschlossen werden,Ai gegebenenfalls für die Zufuhr einer weiteren 110kkenode-Flüssigkomponenie verwendet "^*.
Als zweite Komponente wim nun uas D spuL.u^ mittel durch einen hohlgebohrten Knetzahn x. 1.0 dem Polymer zudosiert und diesem ^11^11^1-Darauf gelangt die Mischung in eine eis e: L rpa..-nungszone 30. in deren Bereich der Ruß ung.s, ,s,n wird. Dieser Ruß gelangt zunächst über unc 1-oiüueinrichtung 1 in eine sich langsam drehend, voinv ärmschnecke 2. in vselcher er bereits el« as ent ι U. durchgemischt und auf einen gleichmäßig uik.lRn Feuchlgehah verbracht wurde. Der £"|W ^ Vorwärmschnecke 2 mundet m d.e Ln IuI ung -und Aufgabeeiunchtung. d.e als Falhc h, 6 ausg,b:IdU ist. Der Ruß gelangt aul den Rutsc k«'^ 7· d^ Neigungswinkel unter Beuicks c htigung dc SlI 11U winkeis des Rußes so ausgeb.lde ,st. dM,.» -
Ben "^r B^kenb.lclung vermjeden x Mid Iu ,tspu chender Wc.se ,st d.e Ncgimg k 1. üi ölx U^^h unten konisch verlaulende h sljUd^ Fo res 16 ausgebildet. Ls Imdet nui nckm Hr .ιυ eine wirksame Entlutlimg des Rußes slatt. bü d, gasförmigen Komponenten durc asd^ J Γ«. -
ment als Festsubstanz in den Einfülltrichter oder Zu- 65 freibleibt.
füllschacht geschehen oder aber wie im vorliegenden Besteht gleichzeitig die Gefahi
Beispiel als aufgeschmolzene Paste direkt in den di.ng. so kann man in bekannter Knetraum. konus 17 in Vibration versetzen. .
Rriickenbil- B ude.ib
kneten und Dispergieren des Rußes auftretende Feuchtigkeit kann durch das Entlüftungsrohr 18 mit abgeführt werden, wobei allerdings nur ein schwacher Unterdruck-Unterschied gegenüber dem Knetraumdruck anzuwenden ist. Aus diesem Grund kann man auch vorteilhafterweise eine weitere Entlüftung 21 im Knetergehäuse und eine Entlüftungseinrichtung 24 am Eingang der Austragsschnecke 23 vorsehen, um den Restgehalt an flüchtigen Bestandteilen zu entfernen, wenn dies erwünscht ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Farhstoffdispersionen, bei welchem die unter leichter Wärmezufuhr gemischten und vorentgasten Farbsioffpigmente über ein · Einfüllöffnung in eine kontinuierlich arbeitende Misch- und Knetmaschine eingefüllt und dort verarbeitet werden, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t. daß die Farbstoffpigmente rutschend in den Bereich der Einfüllöffnung der Misch- und Knetmaschine gefördert und so in diese eingefüllt werden, daß das Material den O'ierschnitt der Einfüllöffnung nur am Umfang desselben ausfüllt und in der Mitte einen freien Raum für die Entlüftung freiläßt.
2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1. welche eine kontinuierlich arbeitende Misch- und Knetmaschine mit rotierender und gleichzeitig oszillierender Welle mit Schnekkenflügeln aufweist, die mit verschiedenen, räumlich getrennten Einfüllöffnungen versehen ist, wobei zur Einspeisung der Farbstoffpigmente eine heizbare Förderschnecke mit nachgeschaltetem Fallrohr \ jrhanden ist. dadurch gekennzeichnet, daß das Fallrohr (16) in seinem oberen und unteren Ende konische Erweiterungen aufweist und im Bereiche der unie ;n Erweiterung ein nach unten offener Rutschkonus (17) mit zentral nach oben geführtem Entlüftungsrohr (18) vorhanden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch!, dadurch gekennzeichnet, daß das Fallrohr (16) an seinem unteren Ende an die trichterförmige Einlaßöffnung (15) der Misch- und Knetmaschine angeflanscht ist.
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