DE2533229A1 - Verfahren zur konzentration von filterpresskuchen - Google Patents

Description

DlpWng. P. WIRTH · Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK DipL-Ing. G. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDEL

281134 6 FRANKFURT/M.

TELEFON (0611J _2870]4 GR. ESCHENHEIMER STR.39

24. Juli 1975 SK/SK

KERR PG-1808

E.I. DuPont de Nemours & Company-Wilmington, Del. /USA

Verfahren zur Konzentration von Filterpreßkuchen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Konzentration von Filterpreßkuchen aus pigmentartigem Material mittels mechanischer Entfernung eines Teils der Fiiterpreßkuchenflüssigkeit.

Filterpreßkuchen sind Rückiände, die sich auf den Filterelementen einer Filteranlage, z.B. von Rahmenfilterpresse, Vakuumsaugfiltern, Anlagen mit Siebeinsätzen, Siebtrögen und Schrauben aufbauen. Filterpreßkuchen aus Pigment, erhalten durch Behandlung in bekannten Vorrichtungen, haben gewöhnlich einen Feststoffgehalt von 40 % öder weniger.

Selbstverständlich wäre eine weitere Konzentration dieser Filterpreßkuchen wünschenswert. Die Anstrengungen der Vergangenheit zur weiteren Konzentration umfaßten die Anwendung von Wärme oder Hochvakuum zur Verringerung des Feuchtigkeitsgehaltes des Preßkuchens. Die Anwendung eines Hochvakuum war nicht befriedigend, weil sich in der Praxis Schwierigkeiten durch

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Verstopfungen zeigten. Die Wärmeanwendung zum Konzentrieren des Preßkuchens erwies sich manchmal aufgrund der nachteilige Wirkung der Wärme auf das fertige Produkt ebenfalls als nicht wünschenswert.

Erfindungsgemäß wurde nun festgestellt, daß Filterpreßkuchen konzentriert, d.h. in wirksamer,, einfacher und wirtschaftlicher Weise entwässert werden können, indem man auf den zu behandelnden Preßkuchen gleichzeitig Vakuum und Druck anwendet.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Preßkuchen haben gegenüber den üblichen Preßkuchen zahlreiche Vorteile. So kann z.B. die TÖnungsstärke im konzentrierten Preßkuchen um bis zu 25 % erhöht werden. Der konzentrierte Preßkuchen ist besonders geeignet zur Verwendung bei der Herstellung bestimmter flexographischer Tinten- und Farbsysteme, wo übliche Preßkuchen nicht verwendet werden können; die Versandkosten des konzentrierten Preßkuchens werden verringert; und der konzentrierte Preßkuchen ist leichter zu dispergieren, zu egalisieren und in einer Ölgrundlage zu formulieren, v/as zu einem schnelleren und saubereren Produkt führt.

Weiterhin wird die physikalische Form des Preßkuchens verändert. Der übliche Preßkuchen ist viskos, nicht gießbar und muß tatsäch lich aus dem Versandbehälter von Hand geschaufelt werden. Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Preßkuchen ist nicht viskos, scheint jedoch aus Pigmentplättchen zu

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"bestehen und ist als solcher gießbar, wenn die Überführung aus dem Versandbehälter gewünscht wird. Diese veränderte physikalische Forin ermöglicht es Tinten- und Farbstoffherstellern, die Herstellungskosten zu verringern, weil der konzentrierte Preßkuchen leicht zu hand'haben ist, normalerweise leichter dispergiert werden kann, genaier gemessen v/erden kann und weniger Abfall aufgrund einer Haftung am Versandbehälter ergibt.

Erfindungsgemäß wird ein Preßkuchen aus einer üblichen Filtrationsanlage mit niedrigem Feststoffgehalt aus einem vibrierenden Beschickungstrichter auf ein Walzenpaar gegeben, das mit Sieb und Filterstoff verkleidet ist. Die Walzen rotieren in entgegengesetzter Richtung, und die Rotation der Walzen bewirkt, daß der Preßkuchen mit niedrigem Feststoffgehalt durch den Walzenspalt läuft. Dann wird die Preßkuchenbahn einem rechtwinkligen einheitliehen Spaltendruck von etwa 1,4-4,2 Kp/cm (20-60 psi ^linear/) unterworfen. Während des Durchganges durch den Spalt wird beim Preßkuchen nicht nur die überschüssige Flüssigkeit aus der Masse getrieben, sondern diese, auch noch Scherkräften unterworfen, die vermutlich teilweise für die verbesserte Qualität des konzentrierten Preßkuchens verantwortlich sind. Die überschüssige Flüssigkeit wird mittels Vakuum durch den Filtastoff entfernt. Sofort danach oder im kurzen Abstand von dem Spalt wird der konzentrierte Preßkuchen mittels Rakel von den Walzen genommen und gesammelt.

Eine einheitliche Entnahme kann durch Regelung des Walzenspaltes, Spaltendruckes, Vakuum und Rotationsgeschwindigkeit der Walzen erzielt werden. Die optimale Kombination dieser Variablen wird am Anfang für die besonderen Eigenschaften des Preßkuchens

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festgestellt. Die Produktionsgeschwindigkeit kann sich mit Bezug auf den Feststoffgehalt der Beschickung erhöhen oder verringern, wobei sich wenig oder keine Veränderung des Feststoffgehaltes des entwässerten Kuchens zeigt.·

Aus der folgenden Beispielsbeschreibung ergeben sich weitere wichtige Merkmale der Erfindung.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Ein Besdikkungstrichter 3 ist mit einem Vibrator versehen. Walzen 1 und 2 sind Jeweils zylindrisch und aus rostfreiem Stahl 316 hergestellt. Die Walzen sind horizontal montiert, wobei die Achse von Walze 1 stationär und die von Walze 2 beweglich ist, so. daß der Walzenspalt durch hydrualischen, auf Walze 2 angelegten Druck 4 eingestellt werden kann.

Die Walzen sind motorgetrieben und rotieren in entgegengesetzter Richtung. Die Rotationsgeschwindigkeit wird durch einen Spannungsregler 5 kontrolliert. Vakuum wird durch eine Vakuumpumpe 6 geliefert, wobei dessen Ausstoß durch ein Ventil 7 geregelt wird.

Die Walzen haben am Umfang Reihen von umlaufenden Rillen der Größe 1,59x1,59 mm (1/16 χ 1/16 Zoll). Ihr Mittelabstand beträgt 6,35 mm (1/4 Zoll). Auf dem Zentrum der Rillen sind Löcher mit einem Durchmesser von 3,16 mm (1/8 Zoll) durch die Walzenoberfläche am Boden der Rillen gebohrt. Das vom Preßkuchen abgepreßte Wasser lauft in die Rillen und durch die Löcher zum Inneren jeder Walze, wo es durch ein Vakuumsystem entfernt wird. Das Vakuumsystem besteht aus einem Syphonrohr 8 und einer einzigen rotierenden Gelenkverbindung in jeder Walze. Jede Walze ist mit

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einem Sieb bedeckt, das seinereits mit einem Filterstoff bedeckt ist, damit das Pigment nicht in die Rillen und Löcher getrieben wird.
Fig. 2 gibt eine genaue Zeichnung der Walzen 1 und 2.

Die umlaufenden Rillen 10 der Größe 1/16x1/16 Zoll mit Mittelabständen von 1/4 Zoll sind auf den Walzen 1 und 2 zueinander verangeordnet.

setzt / Die Löcher 11 mit 1/8 Zoll Durchmesser haben voneinander einen Abstand von 2,5 cm (1 Zoll). Sie sind durch die Walzenschale am Boden der Rillen 10 gebohrt. Das vom Preßkuchen abgepreßte Wasser läuft in die Rillen 10 und durch die Löcher 11 ins Innere jeder Walze, wo es durch ein Vakuumsystem entfernt wird.

Nach Durchgang durch den Spalt wird das auf der Walzenoberfläche haftende Produkt durch eine Rakel 9 entfernt.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung, ohne sie zu beschränken.

Beispiel 1__

Ein grünes Kupferpthalocyaninblau-Pigment (als "BT-4J56-P" von der Firma DuPont im Handel), das rotationsfiltriert war und ein einen Feststoffgehalt von 30,7 % hatte, wurde in folgender Weise unter Verwendung der Vorrichtung von Fig. 1 entwässert.

Die Walzen der Vorrichtung von Fig. 1 wurden mit einem Nylonsieb und einem Dacron Filterstoff (SPD-276-Q) versehen. Der Walzenspalt wurde auf 0,75 mm eingestellt und die Rotationsgeschwindigkeit auf 1,06 Umdr./min, wobei ein Vakuum von 127 mm angelegt wurde.

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Der Preßkuchen mit 30,7 % Feststoff gehalt wurde in die Vorrichtung von Fig. 1 eingeführt und konzentriert. Der behandelte Preßkuchen hatte einen Feststoffgehalt von 46 Gew.-S'o.

Beispiel

Ein rotes Kupferphthalocyaninblau-Pigment (als "BT-401-P" von der Firma DuPont im Handel) mit einem Feststoffgehalt von 29»5 % wurde gemäß Beispiel 1 mit der Vorrichtung von Fig. 1 entwässert. Der ent-wässerte erhaltene Kuchen hatte einen Feststoffgehalt von 43,0 Gew.-%.

Die qualitativen Auswertungen wurden wie folgt zusammengefaßt:

Die konzentrierten Pjreßkuchen von Beispiel 1 und 2 wurden mit den Preßkuchen, aus welchen sie stammten, verglichen, um die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Färbeeigenschaften in verschiedenen Trägersystemen zu bestimmen. Bei jedem Vergleich wurde ein äquivalenten Feststofftrockengewicht des Ausgangspreßkuchens in den Träger einverleibt, um die höhere Konzentration an Feststoffen in den erfindungsgemäß hergestellten Preßkuchen auszugleichen. Die als "=" ausgedrückten Ergebnisse zeigen, daß die Färbeeigenschaften des konzentrierten Preßkuchens gleich denen des Ausgangspreßkuchens waren; "% stark" bedeutet, daß die Färbeeigenschaften des konzentrierten Preßkuchensidem Ausgangspreßkuchen überlegen waren; "% schwach" bedeutet, daß die Färbeeigenschaften des konzentrierten Preßkuchens gegenüber dem Ausgangspreßkuchen unterlegen waren. Die folgende Tabelle zeigt die Ergebnisse:

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relative Farbestarke

konzentrierter Preßkuchen von Beispiel 1 Beispiel 2

egalisiert (Lawter's _ _

wärmegehärt. Träger) ~ ~

Textiltine Öl/Wasser = =

Textiltinte Wasser/Öl 2 % schwach 2 % schwach wässrige Acryl-Flexo- ™ <-/ 4. , «c n ±. y Tinte 2.0 % stark 15 % stark

wässrige Amberol-Flexo- ^₆, . .. _{K c}, , . Tinte 15 % stark 5 % stark

Polyvinylacetat-Emul- _{6 0}, . sionsfarbe ^ ^ ^stark

Bei der oben angegebenen Auswertung wurden die üblichen Tinten- und Farbstofformulierungen verwendet, deren Zusammensetzung im folgenden beschrieben wird.

Die egalisierte Formulierung enthielt 30 Gew.-% Pigment, 9 % hoch siedendes Lösungsmittel, wobei der Rest aus wärmegehärtetem Träger ("heatset vehicle") bestand.

Die Textil-Öl/Wasser-Tinte enthielt einen selbstvernetzenden Acrylbrinder, ein Alkydharz, ein oberflächenaktives Mittel, wie das Natriumsalz von Laurylalkoholsulfat, Textillackbenzine, Wasser und 0,14 Gew.-% Pigment.

Die Textil-Wasser/Öl-Tinte enthielt ein "short tailed valic" Alkydharz, Ethyl Cellulose (T50), Melaminformaldehydharz, Xylol, mit Natrium kondensierte Naphthalinsulfonsäure und 0,14 Gew.-% Pigment.

Die wässrige Acryl-Flexo-Tinte enthielt ein Acrylharz, Äthanol, Wasser und 10 Gew.-% Pigment.

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Die Amberol-Flexo-Tinte enthielt ein als "Amberol 750" von der Firma Rohm & Haas erhältliches Überzugsharz, Wasser und 17,5 Gew.-$> Pigment.

Die Polyvinylacetat-Emulsionsfarbe enthielt ein Mischpolymerisat aus Vinylacetat mit einem Dibutylester der Malein- oder Fumarsäure, ein oberflächenaktives Mittel und Wasser.

Beispiel 3

Ein als "RT-763-P" von der Firma DuPont erhältliches Chinacridon-Rotpigment wurde wie in Beispiel 1 von 38,5 auf 48,6 % Feststoff gehalt entwässert. Seine Färbestärke war 7,5 % stärker in einer Wasser-Amberol-Tinte und 5 % stärker in der Emulsions farbe als das Trockengewichtäquivalent des unbehandelten Preßkuchens.

Beispiel 4

Ein als "GT-822-P" von der Firma DuPont im Handel erhältliches grünes Kupferphthalocyanin-Pigment wurde wie in Beispiel 1 von 37,4 auf 51 Gew.-% Feststoffgehalt entwässert. Der Preßkuchen mit hohem Feststoffgehalt war in seiner Cowles Dispergierbarkeit dem Preßkuchen mit niedrigerem Feststoffgehalt überlegen.

Im Massenton ist der GT-822-P Pigment mit höherem Feststoffgehalt durchsichtig und sbärker im Glanz. Die Farbstärke ist gegenüber dem Preßkuchen mit niedrigerem Feststoffgehalt 25 % stärker; weiterhin ist das GT-822-P Pigment mit höherem Feststoffgehalt beim Vergleichen von Abzügen gleicher Konzentration intensiver als der unbehandelten Pigmentpreßkuchen.

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Claims (1)

1. Patentanspruch

   Verfahren zum Konzentrieren und Verbessern von Filterpreßkuchen aus Pigmenten zur Erhöhung des Feststoffgehaltes des Preßkuchens, dadurch gekennzeichnet, daß

   (a) ein Pigmentpreßkuchen auf eine Konzentrationsanlage geführt wird, die aus einem horizontalen Walzenpäar besteht, das in Um-

   fangsrichtung gerillt und perforiert ist,von dem eine Walze in
   Bezug auf die Beschickung ortsfest und in Richtung auf die
   zweite Walze rotierbar, die zweite Walze beweglich und gegen
   die Richtung der ersten Walze rotierbar ist;

   (b) der Abstand zwischen der ersten und zweiten Walze so eingestellt wird, daß auf den Pigmentpreßkuchen Druck und Scherkraft ausgeübt werden;

   (c) an das Innere der Walzen ein ausreichendes Vakuum angelegt wird, damit das überschüssige, vom Pigmentpreßkuchen abgepreßte Wasser in die Walzen gezogen und eliminiert wird; und daß

   (d) der Preßkuchen mittels einer Rakel von den Walzen entfernt
   wird.

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   ORIGINAL INSPECTED