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Verfahren zum Nitrieren von Platten aus Zellstoffpappe unter gleichzeitigem
Kühlen Es ist bereits bekannt, Cellulosepapier in der Weise zu nitrieren, daß das
Papier vor der Einwirkung der Säure zerkleinert wird. Ferner ist es bekannt, ein
nitrierfähiges Material aus Holzzellstoff in der Weise herzustellen, daß man getrocknete
Zellstoffpappe satt aufrollt oder zusammenpreßt und die so gewonnenen Rollen oder
Preßkörper mittels einer Holzzerkleinerungsmaschine zerkleinert. Man hat auch schon
versucht, Platten im ganzen zu nitrieren: aber in diesem Falle müssen sie durchlocht
werden. Auf Schnitzel oder auf vielfach durchlochte Platten kann jedoch die Säure
nicht überall gleichartig einwirken, weil an vielen Stellen die Flüssigkeit von
mehr Seiten herantritt als an anderen Stellen.
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Ein weiteres bekanntes Verfahren besteht darin, daß man eine Zellstoffbahn
von großer Länge auf maschinellem Wege durch das Nitrierbad hindurchführt und dabei
die Bahn zwischen Saugwalzen hindurchlaufen läßt, welche Nitriersäure durch das
Zellstoffmaterial hindurchsaugen. Dabei ist es unvermeidlich, daß die Stoffbahn
fortgesetzt mit anderen Gegenständen, nämlich den Walzen, in Berührung kommt, was
bei der Zerbrechlichkeit der teilweise nitrierten Bahn zu fortgesetztem Reißen und
zu Betriebsstörungen führt. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß -r. bei
einer Temperatur unter z5° C, also sehr langsam gearbeitet werden muß, weil sonst
die Reaktion die Neigung hat, Bewegungen in der Flüssigkeit hervorzurufen, bei denen
die Zellstoffpappe sich werfen, in Stücke zerfallen und auf dem Boden des Behandlungsgefäßes
ansammeln würde; das nitrierende Gemisch zur gesamten Fläche der Pappe überall gleichmäßig
Zugang haben muß, widrigenfalls häufig an dell Stellen, wo wegen Berührung mit anderen
Gegenständen keine ausreichende Wärmeabfuhr an die Flüssigkeit stattfindet, das
Blatt sich erhitzt und eine Beschädigung eintritt, und 3. überhaupt jede Berührung
mit anderen Gegenständen vermieden werden muß, da bei der großen Zerbrechlichkeit
des Blattes während der ersten Nitrierungsstufen jede solche Berührung zum Abfallen
von Teilstücken auf den Boden des Behälters Anlaß gibt, wo dann diese Stücke sich
erhitzen und in anormale Produkte übergehen, auch Nitrodämpfe entstehen lassen,
welche ihrerseits beim Emporsteigen durch die Flüssigkeit Wallungen hervorrufen.
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Gemäß dem vorliegenden Verfahren werden vollständige Platten in derWeise
nitriert,
daß sie in ganz bestimmten Abständen voneinander gehalten
werden und in einem geschlossenen Kessel zur Behandlung kommen, in welchem nicht
allein das Nitrieren vorgenommen wird, sondern auch nach Ablassen der Nitriersäure
das Auswaschen geschehen kann. Damit ist ein rascheres Arbeiten ermöglicht, und
die erhaltenen Produkte sind gleichartiger, als es bei der bisherigen Methode möglich
war.
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Das übliche Nitrierbad (eine Mischung von Salpetersäure und Schwefelsäure)
wird bei einer Temperatur benutzt, die immer unter i5° liegt. Die Zellstoffplatten
werden bei möglichst gleichbleibender Temperatur eine bestimmte Zeit im Bad belassen.
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Die Pappblätter aus Zellstoff, wie sie für die vorliegende Erfindung
erforderlich sind, sind im Handel als dicke Platten, ähnlich wie Löschblattkartons
und wie sie auch für die Herstellung von Viskose benutzt werden und die 4oo bis
5oo g pro qm wiegen, bekannt.
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Diese Platten werden in bestimmten, gleichmäßigen Abständen voneinander
im Bade gehalten. Diese bestimmte Abstandhaltung wird, wie Abb. i zeigt, in einem
ähnlichen Gestell vorgenommen, wie es zum Auswässern photographischer Platten bekannt
ist.
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Eine andere Methode der Aneinanderreihung solcher Platten ist in Abb.
2 dargestellt. Hier besitzen die Blätter Öffnungen, und Glasstäbe tragen die Blätter
in diesen Öffnungen, wobei jeweils ein gewisser Zwischenraum zwischen den einzelnen
Blättern bleibt.
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Diese nach der einen oder anderen Weise aufgereihten Blätter werden
in Mengen von etwa 5o Stück zusammen verarbeitet. Jedes Blatt wiegt etwa ioo g,
und die Nitrierung geschieht für alle Blätter gleichmäßig im selben Behälter. Die
verwendeten Mengen sind -beispielsweise 30 kg, und nach der Nitrierung erhält
man aus diesen 30 kg Blättern etwa 5o kg Nitrocellulose.
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Die Behälter, worin die Nitrierung vor sich geht, können aus beliebigem,
durch Säure nicht angreifbarem Metall bestehen, und zweckmäßig erfolgt die Arbeit
in vollständig geschlossenem Gefäß, worin auch das Auswaschen erfolgt. Aluminium
hat sich als sehr brauchbar gezeigt, da es gegen Säure sehr widerstandsfähig ist,
und zwar sowohl gegen konzentrierte wie verdünnte Säuren.
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Die Ausmaße dieser Behälter sind natürlich beliebig, ebenso wie auch
die Art der Aufhängung der zu behandelnden Blätter.
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Eine Ausführungsform der zu verwendenden Apparatur ist in Abb. 3 dargestellt.
Der rechtwinklige Behälter A ist auf drei Seiten mit einem Mantel B umgeben, in
welchem ständig ein Kaltwasserstrom durchläuft, der eine genaue Temperatur einhält.
Oben ist der Behälter durch einen Deckel C abgeschlossen, der zweckmäßig aus gleichem
Metall besteht und gut abgedichtet aufgelegt ist. In diesem Behälter A werden nun
beispielsweise die auf den Glasstangen aufgereihten Blätter eingehängt, wobei die
Glasstangen auf Konsolen D ruhen. In einem Kessel können mehrere Gruppen solcher
auf zwei Glasstangen aufgereihter Blattreihen untergebracht werden. Der Deckel wird
hiernach aufgesetzt, und eine Reihe von Anschlüssen erlaubt die Durchführung des
Nitrierprozesses bei geschlossenem Deckel. Ebenso kann auch das Waschen bei geschlossenem
Deckel vorgenommen werden.
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Um den Nitrierprozeß einzuleiten, öffnet man den Hahn E, der die @Titriersäure
aus dem höher liegenden Behälter F zuläßt. Man läßt so viel Nitriersäure zufließen,
bis die Platten vollständig bedeckt sind. Wenn der Trichter G, durch welchen die
Flüssigkeit in den Behälter gelangt, sich allmählich zu füllen beginnt, ist genügend
Nitriersäure in dem Behälter, der Hahn E wird nun geschlossen und die Nitrierung
beginnt.
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Die Nitrierung soll sich bei gleichbleibender Temperatur von etwa
i5° vollziehen. Die Dauer der Nitrierung kann nicht von vornherein festgesetzt werden,
da sie von der Zusammensetzung und der Temperatur des Bades, welches man für die
Nitrierung benutzt hat, abhängt.
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Man erhält je nach der Stärke der Nitriersäure und den Arbeitsbedingungen
verschiedene Nitrocellulose, und zwar mit io oder io,5 °/o Stickstoff. Das Nitrierbad
kann beispielsweise enthalten: 62 °@o Schwefelsäure, 20 Salpetersäure, 18 °@o Wasser.
Wenn man ein solches Bad anwendet, braucht man zur vollständigen Nitrierung des
Zellstoffes ungefähr 12 Stunden bei einer Temperatur von i5° und ungefähr 2o Stunden,
wenn man bei einer Temperatur von io bis i i ° arbeitet.
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Man kann nach dem beschriebenen Verfahren auch z. B. den für Schießpulver
geeigneten, mit 13 °/o Stickstoff nitrierten Zellstoff herstellen.
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Die Ergebnisse unterscheiden sich nicht erheblich von denen, die mit
Baumwolle erzielt werden.
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Nach der Nitrierung wird, ohne den Deckel abzunehmen, das Bad abgelassen,
indem man den Auslaßhahn L öffnet. Das Säuregemisch fließt durch die Röhre 1V1 ab
und in den Behälter N, der unter dem Boden des Arbeitsraurnes
gelagert
ist. Das Bad wird alsdann analysiert und die Säure wieder auf die nötige Stärke
gebracht, um alsdann wieder in den Behälter F gepumpt und von da aus zu einem weiteren
Nitrierungsprozeß verwendet zu werden.
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Ist der Behälter leer, so wartet man ungefähr eine halbe Stunde, um
die nitrierten Blätter vollständig abtropfen zu lassen. Alsdann schließt man den
Hahn I_ und schreitet zur Waschung.
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Das Waschwasser wird durch die Röhre 0 und Hahn P in den Behälter
gelassen und läuft durch das Ülberlaufrohr R ab. Dieses Ausspülen wird eine geeignete
Zeit betrieben, bis schließlich das Ablaufwasser keinen wesentlichen Säuregehalt
mehr aufweist. Man stellt alsdann das Waschen ein, schließt den Hahn P und leert
den Behälter durch öffnen des Hahnes S.
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Die Nitrierung ist alsdann beendet. Man hebt den Deckel C ab und nimmt
die Blattreihen mit dem Gestell heraus.
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Der auf diese Weise entleerte Behälter kann alsdann sofort für eine
neue Nitrierung benutzt werden. Die nitrierten Platten werden in die Werkstätte
gebracht, wo man sie in geeigneter Weise weiterbehandelt.
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Durch die beträchtliche Widerstandsfähigkeit der nitrierten Zellstoffplatten
halten sich dieselben selbst in kochendem Wasser längere Zeit. Man behandelt sie
in ihrem Traggestell bis zum endgültigen Trocknen, das in einer luftleeren Wanne
oder in irgendeinem sonst geeigneten Trockenapparat vollzogen wird.
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Das Verfahren vermeidet die Verwendung gefährlicher und ungesunder
Nitriertöpfe und verlangt keine Wärmeapparate für Säuren, keine besonderen Umlaufapparaturen,
keine Entwässerungsturbinen usw. Die in irgendeine Flüssigkeit getauchten Zellstoffplatten
halten nach Abtropfen nur noch wenig von der Flüssigkeit zurück, im Gegensatz zu
den nitrierten Cellulosemassen, die nach anderen Verfahren gewonnen werden. Aus
diesem Grunde ist auch ein Ausquetschen oder Auswringen unnötig und wird durch einfaches
Abtropfen ersetzt, während die Platten noch in dem geschlossenen Gefäß bleiben.
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Man kann nach dem beschriebenen Verfahren viel wirtschaftlicher als
bei den bekannten Verfahren Nitrocellulose herstellen, und zwar in beliebiger gleichmäßiger
Güte.