DE2338852C3 - Verfahren zur Herstellung von plastifizierter Nitrocellulose - Google Patents

Description

Nitrocellulosen werden üblicherweise in Form von Chips oder in KorniForm angeboten. Die Herstellung von Chips geht vo· Nitrocellulosefasem oder -flocken aus. die mit Wasser benetzt oder getrocknet mit Alkohcl beispielsweise in einem Werner-Mischer mit einem Weichmacher vermischt werden. Ourcb Kalandrieren in der Wärme erhält man eine vollständig plastifizierte, i ι 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 vof* 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 Lö sungsmittel 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 de.·. Schutzkolloids, das im allgemeinen durch Carboxymethylcellulose gebildet wird, schwierig. Außerdem erhall 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 vor Nitrocellulose eine wäßrige Weichmacheremulsion eingerührt wird, die mit einem nichtionischen Emulgator hergestellt ist. Die anschließende Entwässerung de.·. 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 Behänd' lung wasserfeuchter Nitrocellulose mit einem Weichma* eher in Abwesenheit von Lösungsmitteln angegeben, bei dem die Nitrocellulose zunächst in einem nicht Verdichtenden Mischer mil der erforderlichen Weich' machermenge besprüht und anschließend auf Walzenstühlen verdichtet und getrocknet wird.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein 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 Nitrocellulosesuspensifcii 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 piasiifizierie Produkt abschleudert und es bei einer nicht über 60°C hinausgehenden Temperatur trocknet, wobei die Temperatur der Suspension während der Plastifizierung zwischen 40 und 50° C liegt.

Die erfindungsgemäß erhaltene Nitrocellulose liegt dabei in Flocken vor, die als »Semichips« bezeichnet werden und aus mit Dibutylphthalat oder Dioctylphthalat gelatinierten Nitrocellulosefasem bestehen, die zu 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 Lösungs.mittelreste. Das Verfahren zur Herstellung der Semichips besteht

J5 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 Nitrooellulovefasern 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 Lösungsmiltelresten 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 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 herkömmlichen, zu Chips und Körnern führenden Verfahren, da kein Emulgator eingesetzt wird, kein Walzschritt erforderlich ist und die herkömmliche Verdichtung urid 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 Hinblick auf die öfäktische Vefwendune

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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 erfindungsgsmäß hergestellten Sernichips kann daneben bis auf 0,1 % verringert werden, was anwendungstechitische Vorteile bei der Polyurethanlackherstellung mit sich bringt ι ο

Bei der Herstellung der Semichips werden als gelatinierende Weichmacher Dibutylphthalat und Dioctylphthalat eingesetzt Eine eventuelle Heterogenität bzw. Ungleichmäßigkeit hinsichtlich des Gehalts an Weichmacher kann vor dem Einbringen in den H 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 2» auf 0,i% erniedrigt werden, was grundsätzlich seh^r vorteilhaft ist bei der Verwendung der Nitrocellulose in Polyurethanlacken.

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

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

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 ii

Die effektive Dichte der Semichips ist gering una liegt in der Gegend von 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

Fig. 1 ein Schema für eine Anlage zur Fabrikation von Semichips im Bottich und

F1 g. 2 ein Schema für die Anlage zur Fabrikation von Semichips im Granulator. 4 s

Beispiel 1
Fabrikation von Semichips im Bottich (Fig. 1)

Die im Doppelverdichter 1 verdichtete und vermessene Nitrocellulose in Flockenform (technische Nitrocellulose 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 Plaslifizierung werden die in Suspension befindlichen Semichips durch eine Pumpe entnommen, welche die Pendeizentrifuge bzw. -schieu- &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 int wesentlichen durch einen sehr leicht geneigten (Neigung von 2,5%) Drehzylinder bzw. rotierenden Mantel 8a gebildet, in dem längs eines konzentrischen Kreises Röhre 8b verteilt sind, die über die gesamte Länge des Mantels reichen.

Diese Rohre werden über einen Doppeldrehanschluß mit Sattdampf gespeist

Diese Rohre sind mit dem Mantel über längliche, radial stehende Stege oder Wände verbunden, weiche 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

Die 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 abg..ogene 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 Troc¹ ier liegt bei Zimmertemperatur; die Temperatur des Produktes am Ausgang des Trockners geht für ein auf näherungsweise 1% Feuchtigkeit getrocknetes Produkt nicht über 60°C hinaus. Diese Temperatur hängt vom Grad der Endtrocknung und des Abzuges ab.

Das Ausgangsmaterial besitzt eine Feuchtigkeit von 40%. Die Rotationsgeschwindigkeit 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 unterteil. Je nach den Ausgangsmaterialien (Nitrocellulose und Weichmacher) bestehen erhebliche Unterschiede im Ausstiien. 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 Flocken in Pfropfenform.

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

Zuvor gewogene Nitrocellulose in Fiockenform (technische Nitrocellulose mit einem Stickstoffgehalt von 10,5 bis 12,6%) wird mit einer gegebenen Menge Wasser in eine Vorrichtung 12 vom GRIGNARD-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 5O⁰C erwärmt.

Nach 5 Stunden Rühren werden die Semichips von einer Pumpe 13 am unteren Ende des Granulators 12

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 «tür Herstellung von plastifizierter Nitrocellulose in Form von Semichips einer effektiven Dichte von 0,13 bis 0,34, 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 60°C hinausgehenden Temperatur trocknet, wobei die Temperatur di:r Suspension während der Plastifizierung zwischen 40 und 50⁰C liegt.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die plastifizierte Nitrocellulose auf 40% Feuchtigkeit abgeschleudert und auf etwa I¹'* Feuchtigkeit getrocknet wird.

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