Verfahren zum Dispergieren von hochmolekularen Stoffen Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Dispergieren von hochmolekularen Stoffen, wie z: B. Stärke,
Gellulose, Harze u. dgl., unter Anwendung von im Mahlratun frei beweglichen Mahlkörpern,
die auf das Mahlgut Schlag-, Reib- und Schwerwirkungen ausüben. Die Mahlkörper können
Kugel-, Stangen- oder sonstige geeignete Form haben.Method for dispersing high molecular substances The invention
relates to a method for dispersing high molecular weight substances such as: starch,
Cellulose, resins and the like, using grinding media that can move freely in the grinding mechanism,
which exert impact, friction and heavy effects on the grist. The grinding media can
Spherical, rod or other suitable shape.
Für' Feinstzerkleinerungsverfahren dieser Art wurden bereits die verschiedensten
Maßnahm-en zur Verringerung der Korngröße vorgeschlagen. U. a. ist @es bekannt,
bei Kugelgrießmühlen zum Mahlen von Zement, Erzen, Mineralien u. dgl., bei denen
das, Gut fortlaufend durch die Mühle wandert, durch Verringerung der aufzugebenden
Gutmenge die Geschwindigkeit der Gutmenge zu verringern und damit die Mahldauer
zu erhöhen, um innerhalb der mittleren Feinheitsgrade, zu denen die Grieße gehören,
eine größere Feinheit zu erzielen. Durch Verlängerung der Mahldauer kann zwar die
Feinheit innerhalb der mittleren Feinheitsgrade erhöht werden. Diese Maßnahme ist
aber erfahrungsgemäß für die Dispergierung im Fehnheitsbereich unterhalb 70#t (Siebmaschenzahl
ioooo/qcm) völlig zwecklos, da eine gewisse, j e nach Art des Stoffes verschiedene
Feinheit auch durch noch so lange Mahldauer nicht unterschritten werden kann. Diese
Beobachtung trifft ganz besonders zu, wenn es sich im Gegensatz zu sprödem Mahlgut,
-#vie Erze,, Mineralien -u. ,dgl., um hochmolekulare Stoffe handelt, die meist elastisch
und von einer gewissen Zähigkeit sind. Während Erze, Mineralien, Salze u. dgl. durch
ihren physikalischem Aufbau Spaltflächen aufweisen, sind die hochmolekularen Stoffe
andersartig strukturiert. Sie sind, im älteren Sinne des Wortes, amorph und haben
vielfach eine faserige.oder sonstwie geWachsene Struktur, die einem Spaltvorgang
widerstrebt. Unter hochmolekularen Stoffen werden diejenigen Stoffe verstanden,
die von H. S t a-u d i n g e r (vgl. - Kolloid-Zeitschrift Bd.53, S.25) unter der
Bezeichnung Molekülkolloide zusammengefaßt werdenundderen besondere Eigenschaft
darin besteht, daß sie normalerweise Lösungen hoher Zähigkeit ergeben, im Gegensatz
zu denjenigen Stoffen, die durch Destillation, fraktioniertes: Lösen oder fraktionierte
Kristallisation als leinheitliche Stoffe gleicher Molekülgröße aus einem Gemisch
abgetrennt werden können (vgl. H. Staudinger, a. a. 0. S.29). Das Verfahren gemäß
der Erfindung iermöglicht dadurch eine überraschende Steigerung des Dispürsit.ätsgrades
hochmolekularer Stoffe, daß die im Mahlraum der Wirkung der Mahlkörper ausgesetzte
Mählgutmenge auf höchstens i o % des Gewichtes der Mahlkörper bemessen wird. Auf
diese Weise können hochmolekulare Stoffe, wie Harze (Kunst- und Naturharze)., Stärke,
Cellulose und deren Derivate, Eiweißarten, Gununiarten,usw., d. h. also solche amorphe
Stoffe, die im Gegensatz zu Mineralien, Erzen lu. dgl. einen hohen spezifischen
Mahlwiderstand haben, bis zu solchem Grade dispergiert werden, daß die
Eigenschaften
dieser Stoffe wesentlich abgewandelt sind. Durch diese Maßnahme werden diese Stoffe
zum Teil (Harze) überhaupt erst löslich, zum Teil (Cellulosederivate, wie Ester
und Äther) ergeben sie Lösungen geringerer Viskosität, während beispielsweise bei
Stärke durch derartige Gutbemessung das native Stärkekorn völlig zertrümmert wird
-und dadurch die Stärke besondere Eigenschaften, wie :erleichterte Quellbarkeit,
annimmt.A wide variety of
Measures proposed to reduce the grain size. I.a. @it is known
in ball mills for grinding cement, ores, minerals and the like, in which
the good moves continuously through the mill by reducing the amount to be abandoned
Yield to reduce the speed of the amount of material and thus the grinding time
to increase to within the medium degrees of fineness, to which the semolina belong,
to achieve greater fineness. By extending the grinding time, the
Fineness can be increased within the middle degrees of fineness. This measure is
but experience has shown that it is suitable for dispersion in the range of defects below 70 # t (sieve mesh number
ioooo / qcm) completely pointless, as a certain one, depending on the type of material
Fineness cannot be fallen short of, no matter how long the grinding time. These
Observation is particularly true when, in contrast to brittle grist,
- # vie ores ,, minerals -u. , Like., Is high molecular weight substances that are mostly elastic
and are of a certain tenacity. While ores, minerals, salts and the like through
their physical structure have cleavage surfaces, are the high molecular weight substances
structured differently. They are, in the older sense of the word, amorphous and have
in many cases a fibrous or otherwise grown structure that leads to a splitting process
reluctant. High molecular weight substances are understood to mean those substances
that of H. S t a-u d i n g e r (cf. - Kolloid-Zeitschrift Bd.53, p.25) under the
Molecular colloids and their special property
is that they normally give high viscosity solutions, on the contrary
to those substances that, by distillation, fractionated: dissolving or fractionated
Crystallization as uniform substances of the same molecular size from a mixture
can be separated (see H. Staudinger, op. cit. p. 29). The procedure according to
of the invention thereby enables a surprising increase in the degree of dispensing
of high molecular weight substances that exposed to the action of the grinding media in the grinding chamber
The amount of material to be ground is measured at a maximum of 10% of the weight of the grinding media. on
In this way, high-molecular substances such as resins (synthetic and natural resins)., starch,
Cellulose and its derivatives, types of protein, types of Gununi, etc., D. H. so amorphous ones
Substances that, in contrast to minerals, ores lu. Like. A high specific
Have grinding resistance, are dispersed to such an extent that the
properties
these substances are significantly modified. By doing this, these substances become
partly (resins) only soluble in the first place, partly (cellulose derivatives, such as esters
and ether) they give solutions of lower viscosity, while for example at
Strength by such good dimensioning the native starch grain is completely shattered
-and thus the strength has special properties, such as: easier swellability,
accepts.
Der durch die Dispergierung erreichte Dispersitätsgrad liegt dabei
je nach Art des hochmolekularen Stoffes und der angestrebten Wirkung bei rezentfossilen
und fossilen Harzen etwa unterhalb 70p,, bei Cellulose und Stärke bei ungefähr i
,x und darunter. Natürlich fallen auch bei der Dspergierung von Harzen beträchtliche
Anteile an, deren Teilchengröße unter io&t liegt; doch äußert sich die gemäß
der Erfindung durchgeführte Dispergierung auch darin, daß die natürliche Struktur
derart gelockert bzw. gelöst wird, daß die hochmolekularen Stoffe nach der Dispergierung
im Zusammenwirken mit anderen Stoffen, z. B. Flüssigkeiten, bis zu den Molekularverbänden
abgebaut werden, unter Bedingungen, unter denken :ohne diese mechanischeDispergierungkeine
solche physiko-; chemische Durchdringung (Lösung, Quellung u. dgl.) nicht möglich
ist.The degree of dispersity achieved by the dispersion is there
depending on the type of high-molecular substance and the desired effect on recent fossils
and fossil resins about below 70p ,, for cellulose and starch at about i
, x and below. Of course, there are also considerable losses in the dispersion of resins
Proportions of whose particle size is less than io &t; but expresses itself accordingly
the invention carried out dispersion also in that the natural structure
is loosened or dissolved in such a way that the high molecular weight substances after dispersion
in interaction with other substances, e.g. B. liquids, up to the molecular associations
be degraded, under conditions, under think: without this mechanical dispersion none
such physico-; chemical penetration (solution, swelling, etc.) not possible
is.
Wesentlich ist ferner, insbesondere für die großtechnische Anwendung
des Verfahrens gemäß der Erfindung, daß es eine so weitgehende, die Eigenschaften
der zu dispergierenden Stoffe grundsätzlich abwandelnde Disp:ergierung ohne wesentliche
Erhöhung der Mahldauer ermöglicht. Dies ist überraschend angesichts der zahlreichen
Versuche, die durch bedeutende Heraufs@etzung der Mahldauer auf Unterschreitung
der eingangs erwähnten Feinheitsgrade abzielten und die selbst in den Fällen völlig
ergebnislos verlaufen sind, in denen eine für die Praxis viel zu große Mahldauer
angewendet worden ist. je nach Art der hochmolekularen Stoffe, ihrem spezifischen
Gewicht usw., wird z.B. bei Harzen die Gutmenge nur auf etwa z bis 3 % des Gewichtes
der Mahlkörper bemessen. Bei Stärke hat sich eine noch geringere Menge zur Erzielung
des größtmöglichen Effektes als zweckmäßig .erwiesen; in diesem Falle ist das Gutgewicht
auf etwa i % festzusetzen. Noch geringere Mengen sind beim Mahlen von voluminösen,
spezifisch leichten Stoffen, wie Cellulose, zu wählen. Im übrigen hängt die Gutmenge
außer von der Art des Stoffes in ebenso starkem Mäße von der jeweils gewünschten
Feinheit ab. Im allgemeinen wird die Gutmenge um so geringer zu bemessen sein, j
e feiner sie zerkleinert werden soll.It is also essential, especially for large-scale use
of the method according to the invention that it is so extensive that the properties
of the substances to be dispersed fundamentally modifying disp: eration without essential
Enables an increase in the grinding time. This is surprising in view of the numerous
Attempts to reduce the grinding time by significantly increasing the grinding time
aimed at the degrees of fineness mentioned at the beginning and even in the cases completely
have been unsuccessful in which the grinding time is far too long for practice
has been applied. depending on the type of high molecular weight substances, their specific
Weight, etc., e.g. with resins, the material quantity is only about z to 3% of the weight
size the grinding media. In the case of starch, an even smaller amount has to be achieved
the greatest possible effect as expedient. in this case is the good weight
to be set at about i%. Even smaller quantities are required when grinding voluminous,
specifically light fabrics such as cellulose. In addition, the amount of material depends
apart from the nature of the substance, it depends just as much on the one desired in each case
Delicacy. In general, the amount of material to be measured will be the smaller, j
e finer it should be crushed.
Das Verfahren gemäß Erfindung kann sowohl beim Trocken- als auch .beim
Naßmahlen mit Erfolg angewandt werden. In letzterem Falle berechnet sich natürlich
die Gutmenge ausschließlich nach dem zu zerkleinernden Stoff, d. h. unabhängig von
der Flüssigkeitsmenge, während sich diese in gewissen Fällen. gegebenenfalls nach
der zunächst prozentual zum Gewicht der Mahlkörper ermittelten Gutmenge richtet.The method according to the invention can be used both for drying and .beim
Wet milling can be used with success. In the latter case, of course, is calculated
the amount of material exclusively based on the material to be shredded, d. H. independent of
the amount of liquid, while this is in certain cases. possibly after
the amount of material initially determined as a percentage of the weight of the grinding media.