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Fester nitrozellulosehaltiger Brennstoff Es ist bereits bekannt, einen
festen nitrozellulosehaltigen Brennstoff dadurch herzustellen, daß man die Pentanitrozellulose,
also eine sehr hoch nitrierte Zellulose, in Methylalkohol auflöst und die Lösung
mit Äthylalkohol oder Wasser verfestigt. Ein derartiger Brennstoff weist aber eine
Reihe von Mängeln auf, welche seinen Gebrauch unbequem machen, denn ein hoher Stickstoffgehalt
hat ein unruhiges Aufflackern und zeitweilig aussetzendes Brennen von halbexplosivem
Charakter zur Folge. Man könnte nun das ungewünschte Aufflackern dadurch dämpfen,
daß man eine Nitrozellulose von niedrigem Stickstoffgehalt verwendet. Es hat aber
der'.Stickstoffgehalt der Nitrozellulose einen bedeutenden Einfluß auf die Festigkeit
der erhaltenen Gallerte, und zwar nach der Richtung, daß die Festigkeit in dem Maße
steigt, in dem ihr Stickstoffgehalt ebenfalls steigt. Wenn man also im Stickstoffgehalt
der -Zellulose heruntergeht, so muß man sich darüber klar sein, daß man damit auch
die Festigkeit der Gallerte beeinträchtigt.
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Wie gefunden wurde, ist es aber möglich, das unliebsame Aufflackern
und explosive Abbrennen des Brennstoffes dadurch zu beseitigen, gleichzeitig jedoch
eine genügende Festigkeit der Gallerte zu erreichen, daß man eine Nitrozellulose
mit einem Stickstoffgehalt verwendet, der sie in absolutem Alkohol löslich macht,
z. B. mit einem Stickstoffgehalt von i 1, 5% i i,8 °/o, ferner daß man als
Lösungsmittel ein solches nimmt, das entweder ganz oder teilweise - aus absolutem
Äthylalkohol, besteht, und .daß man schH:eßlich mit einem Verfestigungsmittel die
Lösung gelatiniert.
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Außer der Beseitigung der bei dem bekannten Brennstoff auftretenden
Mängel werden eine ganze Reihe von weiteren Vorteilen erzielt, welche zusammen einen
sehr erheblichen technischen Fortschritt des Brennstoffes nach der Erfindung gegenüber
dem, bekannten Brennstoff begründen.
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Zunächst hat der Brennstoff nach der Erfindung gegenüber dem bekannten
einen höheren Wert an Heizwerteinheiten, ferner brennt er leicht ohne Rauchbildung
oder Versprühen oder Entwicklung schlechter Geruchsstoffe ab-. Er läßt sich leicht
zünden, leicht auslöschen und ebenso leicht wieder anzünden; er hinterläßt einen
Mindestbetrag an Rückstand oder Asche, kann billig hergestellt werden, bleibt ohne
Zerfall bei der üblichen Handhabung, zersetzt sich beim Stehen nicht, bleibt während
der Verbrennung fest, zeigt keine Abscheidung des Festen vom Flüssigen, derart,
daß Mengen freier Flüssigkeit im Transportbehälter sich bilden, denn die Anwesenheit
derartiger freier Flüssigkeit erhöht die Feuersgefahr, führt zu einer Beschädigung
der Kleider öder der Ausrüstung des Benutzers durch Überfließen und beeinträchtigt
'auch den Verkauf des Produktes dadurch, daß dieses ein unansehnliches Aussehen
annimmt.
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Nun ist zwar schon bekannt geworden, daß man eine Nitrozellulose mit
einem Stickstoffgehalt zwischen i i und 1a % in absolutem Alkohol lösen kann, doch
ist noch niemals
der Vorschlag gemacht worden, eine derartige Nitrozellulose
als Grundstoff für einen festen Brennstoff zu verwenden. Überraschend ist vor allem,
daß eine Nitrozellulose mit einem Stickstoffgehalt, der niedrig genug ist, um sie
in absolutem Alkohol löslich zu machen, noch eine steife feste Gallerte bildet.
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Nach der Erfindung wird als Lösungsmittel an Stelle von absolutem
Äthylalkohol eine Mischung von absolutem Äthylalkohol und Methylalkohol verwendet.
Man kann ferner nach einer weiterenAusführungsform derErfindung dem Brennstoff Pyridin
zusammen mit Kerosin oder beide Stoffe für sich allein zusetzen. Das Verfahren.
zur Herstellung des Brennstoffes führt man zweckmäßig so durch, daß zunächst nur
die zur Lösung der Nitrozellulose erforderliche Menge absoluten Äthylalkohols verwendet,
nach der Auflösung der Nitrozellulose eine weitere Menge Äthylalkohol und sodann
das Verfestigungsmittel zugesetzt wird. Das flüssige Kolloid wird erfindungsgemäß
in verkaufsfähige Behälter gebracht und der Endzusatz von Wasser in diesen Behältern.
vorgenommen. Die Verfestigung von flüssigem Brennstoff in Formen ist jedoch schon
bekannt.
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Bei der Herstellung des Brennstoffes ist es von Wichtigkeit, daß das
Verhältnis von Lösungsmittel und gelöster Nitrozellulose so gewählt wird, daß das
Kolloid vor der Endverfestigung nicht so viskos ist.
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Eine zweckmäßige Zusammensetzung ist beispielsweise die nachstehend
beschriebene, die zur Bildung eines festen Brennstoffes benutzt werden kann:
2270 1 absoluter Äthylalkohol, 3781 Methanol, I2,7 kg Pyridin, 194 kg nasse
Nitrozellulose mit 30%o Alkohol, 3780 1 950[oiger Äthylalkohol, 1o,8 kg Kerosin,
1750 ccm Fuchsinlösung (8o g Fuchsin auf 3,7851).
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Zur Herstellung der Nitrobaumwollelösung werden 2270 1 absoluter
oder wasserfreier Äthylalkohol, 3781 Methanol und 12,7 kg Pyridin in ein Misch-
oder Rührgefäß in der angegebenen. Reihenfolge eingeführt. Das Gefäß wird dann in
Umrührung versetzt und hierauf werden 194 kg Nitrobauinwolle in die Mischung eingeführt.
Diese Nitrobaumwolle muß derart beschaffen sein, daß sie in wasserfreiem Äthylalkohol
löslich ist unter Bildung einer Lösung, die auf Zusatz der erforderlichen Wassermenge
geliert. Es hat sich gezeigt, daß Nitrozellulose, die etwa 11,5 bis 11,8 Stickstoff
aufweist, diesen Anforderungen entspricht. Beim Arbeiten nach dem angegebenen Beispiel
müssen zur Erzielung -des gewünschten Ergebnisses mindestens 194 kg Nitrobaumwolle
verwendet werden. Diese Menge kann, jedoch bis auf etwa- das Doppelte erhöht werden,
ohne daß eine wesentliche Änderung der Menge der übrigen verwendeten Stoffe erforderlich
ist. Da Nitrobaumwolle verhältnismäßig teuer ist, so ist es zweckmäßig, nach Möglichkeit
die geringste Menge zu nehmen. Das Rühren wird so lange fortgesetzt, bis die Nitrobaumwolle
vollkommen gelöst ist. Das erfordert in der Regel etwa 12 bis 2o Stunden.
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Nach vollständiger Lösung der Nitrobaumwolle werden 378o 1 9501oiger
Äthylalkohol dem gebildeten Kolloid zugesetzt. Die Einführung dieses 95%igen Äthylalkohols
in diesem Stadium bringt eine gewisse Wassermenge in das Kolloid mit und reduziert
die- Lösungskraft bis zu einem Punkt kurz unterhalb dem, bei dem eine Gel-Konsistenz
auftreten würde. Falls erforderlich, können 378o l absoluten Alkohols an Stelle
des g5%igen Alkohols benutzt werden. In diesem Falle kann der Endzusatz von Wasser
für den vollständigen Gelierungseffekt aufgehoben werden. Es ist indessen aus wirtschaftlichen
Gründen zweckmäßig, 95%igen Alkohol zu verwenden. Die Mengen der Bestandteile müssen
sorgfältig proportioniert werden, um die erforderliche flüssige Beschaffenheit des
ungefällten Kolloids zu bewahren.
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Während dieser zusätzliche Alkohol zum Einlaufen gebracht wird, werden
1o,8 kg Kerosin und der erforderliche Farbstoff, beispielsweise Fuchsinlösung, ebenfalls
zugesetzt. Das Rühren wird so lange fortgesetzt, bis die gesamten Bestandteile vollkommen
gemischt sind.
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Die so beschriebene Mischung bildet ein Produkt, das bei Zusatz von
Wasser zu einem festen Gel gefällt werden kann. Diese letzte Stufe wird zweckmäßig
in der nachstehend beschriebenen Weise ausgeführt.
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Selbstverständlich können gewisse Änderungen in den Mengen und der
Natur der Bestandteile vorgenommen werden. Beispielsweise können mehr als 227o 1
absoluten Alkohols verwendet werden, ohne daß dadurch irgendeine nachteilige Wirkung
eintritt. Da absoluter Alkohol verhältnismäßig teuer ist, so ist es zweckmäßig,
daß die verwendete Menge so niedrig gehalten wird, als es sich noch mit den Erfordernissen
der Erfindung vereinbaren läßt.
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Eine weitere mögliche Ausführungsform besteht in dem Fortlassen der
3781 Methanol. In diesem Falle sollen an Stelle der 3781 Methanol und 3781 des 9,501oigen
Äthylalkohols 7561 absoluten Äthylalkohols verwendet werden. Alsdann werden nur
noch etwa 34o21 95%iger Äthylalkohol der Mischung zugesetzt.
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Es können auch, falls gewünscht, wasserfreie methylierte Alkohole
und noch mehr
wasserfreier Alkohol zum Ersatz der 3781 Methanol
verwendet werden.
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Das Pyridin wirkt ebenfalls als Lösungsmittel. Dieser Bestandteil
kann aber auch weggelassen werden, voräusgesetzt, daß er durch eine genügende Menge
absoluten Alkohols ersetzt wird.
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Das Kerosin wird zunächst als Denaturierüngsmittel benutzt und die
Fuchsinlösung soll die Farbe des Endproduktes hervorrufen. Die Gegenwart oder Abwesenheit
dieser Bestandteile ist jedoch für die Durchführung der Erfindung belanglos.
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Es hat sich gezeigt, daß die Nitrobaumwolle bei kaltem Wetter löslicher
ist als bei heißem Wetter. Wenn das Verfahren unter verhältnismäßig hohen Temperaturbedingungen,
beispielsweise in außerordentlich heißen Sommermonaten, ausgeführt werden muß, so
kann das Kolloid etwas stärker viskos -,verden, als gewünscht. In einem derartigen
Falle hat sich der Zusatz von 3781 wasserfreiem Äthylalkohol als nützlich erwiesen.
Wenn dieser Zusatz gemacht wird, so müssen 378 1 von den 3780 1 95°/oigen
Alkohols abgezogen werden.
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Ein in der angegebenen Weise hergestelltes Kolloid stellt ein flüssiges
Produkt dar. Ein Zusatz von Wasser zu diesem Kolloid verfestigt dasselbe zu einer
Gel-Konsistenz. Dieses Gel stellt einen festen Brennstoff dar, der in kleinen -Behältern
verkauft werden kann.
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Das Produkt kann, falls gewünscht, schnell in solche Behälter abgefüllt
werden, indem man das flüssige Kolloid in eine Reihe kleiner Kannen mit Hilfe einer
geeigneten Verteilungsmaschine einfließen läßt. Es wird dann Wasser unmittelbar
in diese Behälter eingespritzt. Die Einführung dieses Wassers verursacht die Bildung
eines festen oder geleeartigen Brennstoffes. Die Wassermenge, welche die gewünschte
Verfestigung hervorruft, ohne das Gel in seinen Eigenschaften als Brennstoff zu
beeinflussen, liegt bei etwa 2-5 °f, vom Volumen des Kolloids. Dieser Wassergehalt
umfaßt eine kleine Wassermenge, die dem Kolloid durch die Bestandteile zugeführt
worden ist, und eine Menge, die durch die Einführung von Wasser zur Erzielung der
Verfestigung zugeführt ist. Die zugesetzte Wassermenge kann von etwa 17 bis 2o °/o
je nach der Temperatur, der Natur der Bestandteile und verschiedenen anderen Bedingungen,
und Faktoren des Verfahrens wechseln. Eine vollständige Verfestigung tritt nicht
unmittelbar nach der Einführung des Wassers ein, aber da die Verbreitung des Wassers
durch das Kolloid fortschreitet, geliert die ganze Masse fortschreitend. Wenn das
Material 72 Stunden gestanden hat, ist der gesamte Inhalt der Kannen zu einem Gel
verfestigt,. das genügend stark und beständig ist, um alle mit dem Bezeichnen, Packen
und der Beförderung verbundenen Erschütterungen auszuhalten. Wenn ein derartiges
Gel unmittelbar in der Kanne gebildet wird, wird ein Schneiden und darauffolgendes
Packen des Produktes vermieden. ' Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
gibt man dem Brennstoff die folgende Zusammensetzung: 1893 1 absoluter Alkohol,
r2,7 kg Pyridin, z94 kg Nitrozellulose, 3402,1 95°/oiger Alkohol.
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Hierbei wird der absolute Alkohol und das Pyridin gemischt, die Nitrozellulose
darin gelöst, der 95°/oige Alkohol und darauf genügend Wasser zum Gelieren des Produktes
zugesetzt. ' Die beschriebenen Beispiele sollen die Erfindung nicht auf die besonderen
Mengenverhältnisse und Verfahrensbedingungen beschränken.