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"Verfahren zum Dispergieren und Feinmahlen von Pigment
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in Bindemittel11 (Zusatz zu P 24 32 860.7) (Zusatz zu P 24 32 86o.7)
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dispergieren und Feinmahlen von Pigment
in Bindemittel in einer Rührwerksmühle, deren teilweise mit Mahlhilfskörpern gefülltem
Mahlraum eine Mischschnecke vorgeschaltet ist, wobei das Pigment und das Bindemittel
einzeln dosiert und der Mischschnecke jeweils gesondert aufgegeben werden, insbesondere
nach P 24 32 860.7.
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Das Mischen von Pigment und Lösungsmitteln, die für das Lösen von
Feststoff-Bindemitteln notwendig sind, ist in der Regel leicht durchführbar, da
das Pigment durch Lösungsmittel gut benetzt wird. Eine Dispergierung des Pigments
im Lösungsmittel ist daher verhältnismäßig einfach durchführbar. Probleme tauchen
stets dann auf, wenn einer solchen Pigment-Lösungsmittel-Dispersion, in der also
bereits ein Teil des für das Lösen des Bindemittels notwendigen Lösungsmittels enthalten
ist, eine Bindemittel-Lösung in notwendiger-weise stark konzentrierter Form als
Dispersionsmittel zugesetzt wird
In diesem Fall werden nämlich die
kolloidal fein in dem Lösungsmittel dispergierten Pigmentpartikelchen plötzlich
in einen grob-dispersen Zustand überführt. Dieser Vorgang, bei dem sich feinst verteilte
Partikel mitunter schlagartig zusammenlagern, wird als Koagulation oder Ausflockung
bezeichnet. Man spricht in diesem Zusammenhang vom "Bindemittelschock".
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Zum Vermeiden dieser Probleme wurde und wird ein Vormischen bzw. Vordispergieren
von feinpulverigem Pigment und flüssigem Bindemittel in großvolumigen Mischmaschinen,
sogenannten Dissolvern, durchgeführt. Abgesehen von dem enormen apparativen Aufwand,
den solche Vormischmaschinen erfordern, ist die Qualität der Vormischung nicht so
gut, als daß nicht noch erfahrungsgemäß eine erhebliche Zahl von festen Pigment-Agglomeraten
erheblicher Größe vorhanden wäre, da bei solchen Vormischmaschinen die Mischgutkomponenten
nur mit einer statistischen Wahrscheinlichkeit erfaßt werden. Im Anschluß an diesen
Vormischprozeß wird das Pigment-Bindemittel-Gemisch einer Rührwerksmühle zugeführt.
Derartige Rührwerksmühlen bestehen im allgemeinen aus einem aufrechtstehenden oder
liegenden Mahlbehälter mit einem darin hochtourig umlaufenden Rührwerk, das meist
aus auf einer Welle angeordneten Scheiben besteht. Als Mahlhilfskörper dienen eine
Füllung von Sand, Stahl- oder Glasperlen od.
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dgl. Das aus einem Pigment-Bindemittel-Vorgemisch bestehende Mahlgut
wird dem Mahlbehälter der Rührwerksmühle an einem Ende zugepumpt, um ihn am anderen
Ende, nachdem es von den Mahlhilfskörpern getrennt wurde, wieder zu verlassen.
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Die vorstehend geschilderten Probleme wurden bei einer Rührwerksmühle
gemäß der Hauptanmeidung dadurch gelöst, daß pulverförmiges Pigment und Bindemittel-Lösung
aner der
Rührwerksmühle vorgeschalteten Mischschnecke einzeln dosiert
und gesondert aufgegeben werden. Hierdurch wird erreicht, daß in der Mischschnecke
eine weitgehend agglomeratfreie kontinuierliche Vormischung von Pigment und flüssigem
Bindemittel erfolgt, d. h. es wird verhindert, daß die in Pulverform, also in Form
einzelner feiner Partikel eingegebenen Pigmente sich überhaupt zu Agglomeraten zusammenlagern.
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Aus der DE-AS 12 51 138 ist es bekannt, zur Vermeidung der gleichen
Probleme die pulverigen Feststoffe, beispielsweise pulveriges Pigment, mittels einer
Förderschnecke direkt in den Mahlraum der Rührwerksmühle zu drücken und das flüssige
Dispersionsmittel, beispielsweise also eine Bindemittel-Lösung, getrennt hiervon
mittels einer Pumpe ebenfalls direkt in den Mahlraum der Rührwerksmühle zu drücken,
so daß der Misch- und Dispergiervorgang insgesamt in der Rührwerksmühle erfolgt.
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Um einen staubfreien Transport von Pigment zu ermöglichen, hat man
versuchsweise das feinpulverige Pigment mittels etwas Flüssigkeit oder auch trocken
zu granulatartigen Körpern zusammengepreßt, die, ohne eine nennenswerte Bruchfestigkeit
aufzuweisen, so abriebfest sind, daß sie staubfrei transportiert, geschüttet u.
dgl. werden können.
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Das zentrale Problem bestand nun darin, dieses in Granulatform, also
gleichsam bereits in Form von Groß-Agglomeraten, vorliegende Pigment in Bindemittel
zu dispergieren.
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Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben,
mittels dessen in Granulatform vorliegendes Pigment in flüssigem Bindemittel dispergiert
werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs
beschriebenen Art dadurch gelöst, daß das Pigment der Mischschnecke in Granulatform
aufgegeben wird, wobei die Größe des Granulats erheblich über der der Mahlhilfskörper
liegt. Überraschenderweise hat sich gezeigt,daß trotz der Tatsache, daß das Pigment
ja bereits in Form von Groß-Agglomeraten mit dem Bindemittel in Berührung kommt,
eine ausgezeichnete Dispergierung und Feinmahlung des Pigments im Bindemittel erfolgt.
Nach dem bisherigen Erkenntnisstand war zu erwarten gewesen, daß die Pigment-Granulate
lediglich vom Bindemittel umhüllt würden, so daß jeder weitere Dispergiervorgang
weitgehend unterbunden wäre.
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Weiterhin hat es sich als außerordentlich überraschend herausgestellt,
daß eine ausgezeichnete Feindispergierung des Pigments im Bindemittel erfolgt, obwohl
die der Rührwerksmühle aufgegebenen granulatförmigen Pigmentkörper erheblich größer
als die in der Rührwerksmühle eingesetzten Mahlhilfskörper sind. Bisher galt es
als feststehender Erfahrungssatz des Fachmannes, daß eine Feindispergierung und
Feinmahlung von Feststoffen in Flüssigkeiten nur erreicht werden kann, wenn die
Feststoff-Partikel bereits bei der Eingabe in die Rührwerksmühle um Größenordnungen
kleiner sind als die eingesetzten Plahlhilfskörper, da sonst die kinetische Energie
der Mahlhilfskörper zu klein ist, um Feststoff-Partikel zu zerschlagen. Andererseits
ist es so; daß die Feinheit der Dispersion davon abhängt, daß die Mahlhilfskörper
eine bestimmte Größe nicht überschreiten. Aus diesem Grunde werden insbesondere
bei der Dispergierung von Pigmenten in Bindemitteln Mahlhilfskörper eingesetzt,
die nicht größer als 3 mm in ihrem Durchmesser sind. Ausgehend von dieser Prämisse
war nicht zu erwarten, daß Pigmente in Granulatform, mit einer die Mahlhilfskörper
erheblich überschreitenden Größe überhaupt zerkleinert und feindispergiert würden.
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Es hat sich herausgestellt, daß bei Einsatz von Mahlhilfskörpern mit
einem Durchmesser bis zu 3 mm und zwar vorteilhafterweise mit einem Durchmesser
bis zu 2 mm und zwar insbesondere mit einem Durchmesser von etwa 2 mm eine Feindispergierung
von Pigment in Bindemittel erreicht werden kann, wenn die Granulatgröße des Pigments
5 mm und sogar 7 mm übersteigt.
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Üblicherweise ist das eigentliche Bindemittel ein Feststoff, so daß
für das Bindemittel selber wiederum noch ein Lösungsmittel erforderlich ist, um
es in eine flüssige Form zu überführen. Hierfür hat es sich als vorteilhaft erwiesen,
wenn das Bindemittel in rieselfähiger Form und ein Lösungsmittel für das Bindemittel
der Mischschnecke jeweils gesondert aufgegeben werden. In diesem Fall wird also
auch das Harz in einer Teilchengröße bis zu lo mm und sogar bis zu 20 mm Durchmesser
der Mischschnecke auf gegeben. Obwohl das Dispergieren einerseits und das Lösen
des Bindemittels im Lösungsmittel andererseits gleichzeitig erfolgen, tritt überraschenderweise
kein Bindemittelschock ein, sondern es erfolgt ein einwandfreies Benetzen des Pigment-Granulats.
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Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auf der in der Hauptanmeldung
P 24 32 860.7 ausführlich beschriebenen Rührwerksmühle ausführen, so daß insoweit
auf deren Offenbarung verwiesen werden darf.
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Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren noch an einem Beispiel
erläutert.
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Herzustellen war eine rote Bogen-Offset-Farbe. Eingesetzt wurde eine
Rührwerksmühle: Mahlbehältervolumen 25 1 Drehzahl n 520 UpM Mahlhilfskörper Ilo
kg Stahlkugeln von 2 mm Durchmesser
Die Rührwerksmühle war versehen
mit einer Zuführschnecke Durchmesser 150 mm Gangtiefe 35 mm Drehzahl n 400 UpM Eingesetzt
wurde flüssiges Bogen-Offset-Bindemittel mit einer Viskosität von ca. 400 poise
Es wurde eingesetzt ein Pigment-Granulat rubinrot Durchmesser ca. 8 bis 10 mm Die
Dosierung des Bindemittels erfolgte mittels einer Zahnradpumpe in einer Menge von
160 kg/h Die Dosierung des Pigment-Granulats erfolgte mittels einer Dosierschnecke
in einer Menge von 40 kg/h Die Gesamtfarbmenge betrug also 200 kg/h Die erforderliche
Antriebsleistung betrug für die Rührwerksmühle 28 kW Zuführschnecke 3,5 kW Die Endfeinheit
der fertigen Druckfarbe betrug 3 bis 5 ,um.
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Erwähnt sei hier noch, daß das erfindungsgemäße Verfahren einstufig
abläuft.