DE2338852B2 - Verfahren zur Herstellung von plastifizierter Nitrocellulose - Google Patents

Description

Nitrocellulose!! werden üblicherweise in Form von Chips oder in Kornform angeboten. Die Herstellung von Chips geht von Nitrocellulosefasem oder -flocken aus, die mit Wasser benetzt oder getrocknet mit Alkohol beispielsweise in einem Werner-Mischer mit einem Weichmacher vermischt werden. Durch Kalandrieren in der Wärme erhält man eine vollständig plastifizierte, in Form von Schuppen oder Chips verdichtete Nitrocellulose, während der Alkohol und das Wasser beim Kalandrieren entfernt werden. Die Produkte sind zwar kompakt, jedoch finden sich darin oft Spuren von Lösungsmittelresten.

Die Herstellung von Körnern oder Granulaten erfolgt ausgehend von einer wäßrigen Dispersion von Nitrocelluloseflocken in einer Mischung von Wasser und Äthylacetat mit einem Weichmacher und einem Schutzkolloid. Die so gebildete Dispersion feiner Kollodiumtröpfchen führt zur Granulation. Das Lösungsmittel wird destilliert und das Schutzkolloid durch Waschen mit Wasser entfernt.

Diese Produkte haben den' Mangel, oft sehr fein zu sein, und im übrigen ist die vollständige Entfernung des Schutzkolloids, das im allgemeinen durch Carboxymethylcellulose gebildet wird, schwierig. Außerdem erhält man mit Nitrocellulosen hohen Polymerisationsgrades bei der Anwendung nicht selten trübe Lösungen.

In der CH-PS 4 81951 ist ein Verfahren zur Einarbeitung von Weichmachern in Nitrocellulose beschrieben, bei dem in eine wäßrige Suspension von Nitrocellulose eine wäßrige Weichmacheremulsion eingerührt wird, die mit einem nichtionischen Emulgator hergestellt ist. Die anschließende Entwässerung des Produkts erfolgt durch Abschleudern und Walzen unter gleichzeitiger Verdichtung.

In der DE-AS 12 03 652 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung gelatinierter Nitrocellulose durch Behandlung wasserfeuchter Nitrocellulose mit einem Weichmacher in Abwesenheit von Lösungsmitteln angegeben, bei dem die Nitrocellulose zunächst in einem nicht verdichtenden Mischer mit der erforderlichen Weichmachermenge besprüht und anschließend auf Walzenstühlen verdichtet und getrocknet wird.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, «in Verfahren zur Herstellung plastifizierter Nitrocellulose anzugeben, das ohne Einsatz von Emulgatoren und ohne Walzschritt zur Entwässerung eine Direktimprägnierung von Nitrocellulose ermöglicht und zu Produkten erhöhter Löslichkeit, verbesserter Fähigkeit zum Eindicken durch Pigmente sowie geringerer elektrostatischer Aufladung führt

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von plastifizierter Nitrocellulose in Form von Semichips einer effektiven Dichte von 0,13 bis 034 durch Behandlung einer wäßrigen Nitrocellulosesuspension mit einem Weichmacher in Abwesenheit von Lösungsmitteln, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die in Wasser suspendierten Nitrocelluloseflocken mit 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Nitrocellulose, an Dibutylphthalat oder Dioctylphthalat als Weichmacher unter Rühren in einer Zeit von 5—6 Stunden direkt imprägniert das so plastifizierte Produkt abschleudert und es bei einer nicht über 60° C hinausgehenden Temperatur trocknet wobei die Temperatur der Suspension während der Plastifizierung zwischen 40 und 50⁰C liegt.

Die erfindungsgemäß erhaltene Nitrocellulose liegt dabei in Flecken vor, die als »Semichips« bezeichnet werden und aus mit Dibutylphthalat oder Dioctylphthalat gelatinierten Nitrocellulosefasem bestehen, die zu

so bröckeligen Körnern agglomeriert sind und durch ein Sieb mit 3 mm Maschenweite hindurchgehen.

Diese »Semichips« haben eine effektive Dichte von 0,13 bis 0,34 und enthalten keinerlei Lösungsmittelreste. Das Verfahren zur Herstellung der Semichips besteht in der direkten Imprägnierung von Nitrocelluloseflokken mit einem Weichmacher in Suspension in einem Überschuß an Wasser durch direkte Zugabe des Weichmachers und Rührwirkung. Das durch vom Weichmacher gelatinierte Nitrocellulosefasem gebildete Produkt wird abgeschleudert und getrocknet. Das Trocknen führt dabei zur Agglomeration der plastifizierten Fasern unter Bildung von bröckeligen oder zerreibbaren Körnern oder Semichips, die eine Zwischenstellung zwischen Chips und Körnern oder

Granulaten einnehmen.

Diese Granulation während der Trocknung ermöglicht es, daß sich sehr feine »Stäube« oder Teilchen auf den Körnern sammeln.

Der Hauptvorteil des erfindungsgemäß hergestellten

w Produktes neben der Freiheit von Lösungsmittelresten besteht darin, daß es viel weniger kompakt ist als die herkömmlichen Nitrocellulosechips und -körner und keine feinen »Staubteilchen« aufweist. Die zum Zeitpunkt der Verwendung ausgehend von den

Vt Semichips erhaltenen Lösungen sind im Gegensatz zu dem, was mit gewissen Typen von Granulaten von erhöhter Viskosität beobachtet wird, klar.

Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es viel einfacher ist als die

bo herkömmlichen, zu Chips und Körnern führenden Verfahren, da kein Emulgator eingesetzt wird, kein Walzschritt erforderlich ist und die herkömmliche Verdichtung und Trocknung auf Walzenstühlen vermieden wird. Insbesondere muß auch keine Entfernung eines Alkohols oder eines Zwischenlösungsmittels vorgesehen werden.

Die erfindungsgemäß hergestellten Semichips weisen ferner eine im Hinbück auf die oraktische Verwendung

außerordentlich wichtige erhöhte Löslichkeit auf, da die Lösezeiten gegenüber herkömmlichen Granulaten um etwa 50% verkürzt werden können; hinzu kommt die verbesserte Fähigkeit zum Eindicken durch Pigmente sowie die geringere elektrostatische Aufladung der erfindungsgemäß hergestellten Produkte. Der Feuchtigkeitsgehalt der erfindungsgemäß hergestellten Semichips kann daneben bis auf 0,1 % verringert werden, was anwendungstechnische Vorteile bei der Polyurethanlackherstellung mit sich bringt ι ο

Bei der Herstellung der Semichips werden als gelatinierende Weichmacher Dibutyiphthalat und Dioctylphthalat eingesetzt Eine eventuelle Heterogenität bzw. Ungleichmäßigkeit hinsichtlich des Gehalts an Weichmacher kann vor dem Einbringen in den Präparationsbehälter durch kontinuierliche Dispersion des Weichmachers mit der Baumwollwatte in einem Mischer eliminiert werden, der auf Schleudern und Wirbelung beruht

Der Feuchtigkeitsgehalt des Endproduktes kann bis auf 0,1% erniedrigt werden, was grundsätzlich sehr vorteilhaft, ist bei der Verwendung der Nitrocellulose ip Polyurethanlacken.

Die Semichips besitzen einen sehr deutlichen Vorteil gegenüber den Chips und Körnern bzw. Granulaten 2^r> hinsichtlich der Auflösungsgeschwindigkeit, die auf etwa die Hälfte vermindert ist (V₄ Stunde für eine 10%ige Lösung gegenüber V₂ Stunde bei Granulaten).

Die Fähigkeit zum Eindicken durch Pigmente ist ebenfalls besser als bei herkömmlichen Produkten. to

Die Semichips laden sich in Anbetracht der Abwesenheit von Stäuben weniger statisch auf als Körner bzw. Granulate.

Die Stabilität ist der bei Granulaten beobachteten äquivalent js

Die effektive Dichte der Semichips ist gering und liegt in der Gegend vor 0,13 bis 0,34 (gegenüber 0,5 bis 0,6 bei Granulaten).

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 ein Schema für eine Anlage zur Fabrikation von Semichips im Bottich und

F i g. 2 ein Schema für die Anlage zur Fabrikation von Semichips im Granulator.

Beispiel 1 Fabrikation von Semichips im Bottich (F i g. 1)

Die im Doppelverdichter 1 verdichtete und vermessene Nitrocellulose in Flockenform (technische Nitrocel-Mose mit einem Stickstoffgehalt von 10,5 bis 12,6%) wird gleichzeitig mit Wasser in den zylindrisch-konischen Behälter 2 mit einem motorverstellbaren Rührer 3 zur gleichen Zeit wie der vom Reservoir 4 herkommende Weichmacher eingebracht, der über die gesamte v, freie Oberfläche des Behälters als Regen verteilt wird.

Die Plastifizierung dauert etwa 6 Stunden.

Nach Beendigung der Plastifizierung werden die in Suspension befindlichen Semichips durch eine Pumpe entnommen, welche die Pendelzentrifuge bzw. -schleu- t>o der 6 über eine Vorrichtung 5 zur Durchflußregelung speist.

Das auf 40% Feuchtigkeit abgeschleuderte Produkt wird dann von einer Speiseschnecke 7 in den Trockner 8 eingebracht und in 40 Minuten auf weniger als 1% Feuchtigkeit getrocknet.

Dieser Trockner wird im wesentlichen durch einen sehr leicht geneigten (Neigung von 2,5%) Drehzylinder bzw. rotierenden Mantel 8a gebildet, in dem längs eines konzentrischen Kreises Röhre %b verteilt sind, die über die gesamte Länge des Mantels reichen.

Diese Rohre werden über einen Doppeldreharischluß mit Sattdampf gespeist

Diese Rohre sind mit dem Mantel über längliche, radial stehende Stege oder Wände verbunden, welche die Funktion von Schaufeln zum Anheben des Produkts übernehmen, das so gezwungen ist, über die Rohre abzurollen und als Regen in den leichten Luftstrom zurückzufallen.

Das zu trocknende Produkt wird mit der Dosierschnecke 7 in den Trockner eingeführt, die in das Innere des Trockners hineinragt

Di^ Verdampfungsschwaden werden im Gegenstrom zum Produkt durch den Ventilator 9 abgezogen. Durch die Entspannungskammer 10 kann die Mitnahme von Nitrocellulose gestoppt werden.

Das getrocknete Produkt wird in eine gewogene und auf den Speicher für Endprodukte abgezogene Emballage 11 gegeben.

Als Beispiel ist zu nennen, daß die Heizmitteltemperatur (Temperatur des Sattdampfs) zwischen 120 und 135°C liegt. Die Eintrittstemperatur des Produktes in den Trockner liegt bei Zimmertemperatur; die Temperatur des Produktes am Ausgang des Trockners geht für ein auf näherungsweise 1% Feuchtigkeit getrocknei.es Produkt nicht über 60° C hinaus. Diese Temperatur hängt vom Grad der Endtrocknung und des Abzuges ab.

Das Ausgangsmaterial besitzt eine Feuchtigkeit von 40%. Dieiiotationsgeschwindigkeit des Trockners liegt bei 8 Umdrehungen pro Minute. Die Neigung des Trockners beträgt 2,5%. Die Verweilzeit des Produktes im Trockner liegt bei 40 Minuten.

Das Produkt geht ohne merkliche Änderung des Aussehens im Vergleich zum Eintritt ab. Beim Eintritt ist das Produkt durch die Feuchtigkeit agglomeriert; am Ausgang der Vorrichtung ist es locker und unterteilt. Je nach den Ausgangsmaterialien (Nitrocellulose und Weichmacher) bestehen erhebliche Unterschiede im Aussehen. Die auf 1% Feuchtigkeit getrockneten Fasern gehen durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 3 mm hindurch. Der Siebrückstand wird durch Agglomerate gebildet, die leicht zerbröckeln.

Die Qualität der Granulation hängt von der Herkunft der ursprünglichen Cellulose und der Viskosität der Nitrocellulose ab. Sie ist bei einer ausgehend von Linters erzeugten Nitrocellulose mit niedrigen Viskositäten besser.

Bei Nitrocellulosen mit erhöhten Viskositäten findet man ein Aussehen von kurzen leichten Flecken in Pfropfenform.

Beispiel 2 Fabrikation von Semichips im Granulator (F i g. 2)

Zuvor gewogene Nitrocellulose in Flockenform (technische Nitrocellulose mit einem Stickstoffgehalt von 10,5 bis 12,6%) wird mit einer gegebenen Menge Wasser in eine Vorrichtung 12 vom GRIGNA RD-Typ mit Doppelmantel für die Zirkulation von heißem Wasser eingeführt.

Der Weichmacher wird anschließend kontinuierlich in die Vorrichtung unter Rühren eingebracht und die in Suspension befindlichen Semichips werden zur Verbesserung der Dispersion des Weichmachers auf eine Temperatur von 40 bis 50⁰C erwärmt.

Nach 5 Stunden Rühren werden die Semichips von einer Pumpe 13 am unteren Ende des Granuiaiors i2

aufgenommen und zu einer Siebanlage 14 geleitet, wonach sie bei 15 gelagert werden. Von dort werden sie zur Speisung der Trockenschleuder 16 entnommen und darauf unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 getrocknet und konditioniert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von piastifizierter Nitrocellulose in Form von Semichips einer effektiven Dichte von 0,13 bis 034, dadurch gekennzeichnet, daß man Nitrocelluloseflocken in Suspension in Wasser mit Hilfe von 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Nitrocellulose, an Dibutylphthalat oder Dioctylphthalat als Weichmacher unter Rühren in einer Zeit von 5—6 Stunden direkt imprägniert, das so plastifizierte Produkt abschleudert und es bei einer nicht über 6O⁰C hinausgehenden Temperatur trocknet, wobei die Temperatur der Suspension während der Plastifizierung zwischen 40 und 50⁰C liegt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die plastifizierte Nitrocellulose auf 40% Feuchtigkeit abgeschleudert und auf etwa 1% Feuchtigkeit getrocknet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Plastifizierung in einem Bottich oder einem Granulator durchgeführt wird.