DE69006858T2

DE69006858T2 - Verfahren und vorrichtung zur entlüftung einer wässrigen zusammensetzung.

Info

Publication number: DE69006858T2
Application number: DE69006858T
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Bosvot; Faou Jacques Le
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1989-12-26
Filing date: 1990-12-07
Publication date: 1994-09-08
Anticipated expiration: 2010-12-08
Also published as: FR2656293B1; EP0507795B1; JPH05503031A; DE69006858D1; EP0507795A1; FR2656293A1; US5264024A; WO1991010164A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Entgasung von Materialien, insbesondere von Emulsionen, die aus Klumpen verfestigter fotografischer Emulsionen hergestellt werden.
In der chemischen, pharmazeutischen Industrie, Nahrungsmittelbranche und anderen verwandten Industrien fallen vielerlei Materialien, insbesondere Emulsionen, Suspensionen, hochviskose Schlämme und Flüssigkeiten, usw. an, die in gelöster Form oder in Form von Blasen Luft oder Gase enthalten, die notwendigerweise während des Herstellungsverfahrens in die Flüssigkeit eingetragen werden, im Endmaterial aber nicht enthalten sein dürfen. Bei fotografischen Emulsionen beeinträchtigen zum Beispiel Gasblasen ganz erheblich die Qualität der mit diesen Emulsionen hergestellten Filme oder fotografischen Papiere, da die Blasen oder kleinen Gasbläschen den Volumenstrom in den Beschichtungsgeräten stören und Streifen verursachen, die die fotografischen Materialien unbrauchbar machen.
Die britische Patentanmeldung 2 008 971 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung, mittels derer eine Flüssigkeit, mit der gleichzeitig ein Gas transportiert wird, einem ersten Entgasungsverfahren mit reduziertem Druck unterworfen werden kann, wobei die Flüssigkeit in einem zweiten Schritt mit Hilfe eines Zentrifugalrotors weiter entgast wird, um in Form einer ringförmigen Flüssigkeitsschicht von einem Pumpenelement aufgenommen und durch die Zentrifugalkräfte entgegen dem im System herrschenden geringeren Druck ausgetragen zu werden.
Diese Vorrichtung und das Verfahren weisen insofern wesentliche Nachteile auf, als sich die Flüssigkeit zwischen dem Zentrifugalrotor und den Gehäusewänden sowie zwischen den Pumpenrotoren und den Wandungen sammelt und diese Räume durchströmt, wobei sie beträchtlichen Scherkräften ausgesetzt ist. Die Reibung erzeugt daher eine unkontrollierbare Wärmeabgabe. Die entstehende Wärme führt zur Bildung von Verkrustungen, die beim späteren Aufbrechen kleine Klumpen bilden, die bei fotografischen Emulsionen noch nachteiliger sind als kleine Bläschen. Bei übermäßiger Erwärmung wird auch die Qualität der fotografischen Emulsionen nachteilig beeinflußt. Da die Flüssigkeit am äußeren Umfang der Pumpe austritt, treten beträchtliche Störungen der Strömung auf, was wiederum zur Ausbildung kleiner Bläschen führen kann.
Das deutsche Patent 2 147 124 beschreibt ebenfalls eine Vorrichtung zur Entgasung von Flüssigkeiten, bei der die Flüssigkeit in einer Zentrifuge einem Unterdruck ausgesetzt wird und sich in Form eines an der Innenwandung des Zentrifugenrotors entlangströmenden Films ausbreitet, um anschließend in einen Anteil mit wenigen Bläschen und einen Anteil mit vielen Bläschen aufgeteilt zu werden. Damit der an Bläschen reiche Anteil von dem an Bläschen armen Anteil getrennt werden kann, ist an der Stelle, an der die Flüssigkeit den Rotor nach außen verläßt, an der Seite, wo die an Bläschen reiche Flüssigkeit strömt, ein schaufelförmiges überlaufelement angeordnet, durch das die Flüssigkeit zur erneuten Verarbeitung wieder in den Rotor zurückgeführt wird, während andererseits die an Bläschen relativ arme Flüssigkeit mit abnehmender Umfangsgeschwindigkeit ausgetragen wird.
Tatsächlich weist die dort ausgetragene Flüssigkeit im Vergleich zu der vor der Entgasung in den Rotor eingeführten Flüssigkeit einen geringeren Bläschengehalt auf; eine ausreichende Beseitigung der Bläschen wird jedoch nicht erreicht.
Alle diese Techniken beziehen sich auf die Entgasung flüssigen Materials. Seit einiger Zeit werden nun, insbesondere bei fotografischen Materialien, für die Herstellung der Emulsion erkaltete gelierte Gemische verschiedener Bestandteile verwendet, die in einer wäßrigen Beschichtungslösung enthalten sind.
So beschreibt die französische patentanmeldung 2 626 088 ein Verfahren für die Herstellung einer fotografischen Zusammensetzung, die für die Ausbildung einer Schicht auf einem Träger geeignet ist und mindestens eine Silberhalogenidemulsion sowie die erforderlichen Oberflächenbehandlungs-Zuschlagstoffe enthält.

Das Verfahren nach dieser Patentanmeldung besteht darin, daß man

1) die verschiedenen Bestandteile der gewünschten Schicht, bestehend aus mindestens einer Silberhalogenidemulsion und Lösungen oder Dispersionen, die einen oder mehrere Oberflächenbehandlungs-Zuschlagstoffe und/oder Gelatine enthalten, einzeln oder nach Gruppen untereinander verträglicher Zusammensetzungen herstellt und diese Bestandteile jeweils durch Abkühlen verfestigt,
2) sie in Klumpen zerschneidet,
3) die entsprechend der Zusammensetzung der gewünschten Schicht oder eines Teils dieser Schicht ausgewählten Bestandteile kalt in festem Zustand mischt und
4) die so erhaltene feste Zusammensetzung verflüssigt, um sie der Beschichtungsstation zuzuführen.
Die gemäß Schritt (1) einzeln vorbereiteten Bestandteile können jeweils einzeln entweder nach dem Schritt (1) oder dem Schritt (2) in Form von Klumpen oder gemeinsam nach Schritt (1) und Schritt (2) kalt gelagert werden.
Das mittlere Volumen der Klumpen darf 2 cm3 nicht überschreiten, damit das spätere Gemisch im festen Zustand homogen ist; vorzugsweise liegt das Volumen unter 0,5 cm3.
Bei dieser Patentanmeldung wird die Zusammensetzung mit Hilfe einer Vorrichtung verflüssigt, die zum Beispiel eine archimedische Schraube und eine Pumpe umfaßt, mittels derer die feste Zusammensetzung in einen Wärmetauscher eingetragen wird. Bei einem derartigen Verfahren muß jedoch, um Bläschen am Austritt der geschmolzenen Emulsion zu vermeiden, eine Entgasungsvorrichtung der in EP-A-58 353 beschriebenen Art vorgesehen werden. Diese EP-A-58 353 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen die Flüssigkeit unter Anlegung eines plötzlichen Teilvakuums in Form eines dünnen Films verteilt wird. Der Flüssigkeitsfilm wird einem absoluten Druck von 8100 Pa ausgesetzt. Unter diesen Druckbedingungen wird zwar die Bläschenbildung vermindert, die geschmolzene Emulsion enthält aber immer noch eine große Menge gelöster Luft und ist im wesentlichen gesättigt.
US-A-3 797 551 und CH-B-500 507 beschreiben ein Abkühlverfahren für Gelatineemulsionen, bei dem die flüssige Emulsion einem geringen Druck ausgesetzt wird, wobei der Druck bei etwa 11ºC zwischen 933 und 1560 Pa liegt. Ein derartiges Verfahren wirft wegen der beträchtlichen Wassermenge, die dem Produkt durch Vakuumverdampfung entzogen wird, Probleme bezüglich Unterschieden in der Konzentration der Emulsion auf.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Entgasung einer Zusammensetzung zu verbessern, bevor sie der Beschichtungsstation zugeführt wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, im Vergleich zu den bisher in der Technik üblichen Entgasungsvorrichtungen eine einfachere und zuverlässigere Entgasungsvorrichtung zu schaffen.
Ferner hat die Erfindung die Aufgabe, die eingelagerte (d.h. zwischen den festen Klumpen eingeschlossene) Luftmenge auf ein Minimum zu reduzieren und auch die Menge der gelösten Luft in der Lösung selbst zu vermindern.
Weitere Aufgaben der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich.
Die erfindungsgemäßen Aufgaben werden gelöst durch ein Entgasungsverfahren für ein Gemisch aus verschiedenen Bestandteilen, die sich in Form fester Klumpen in einer wäßrigen Lösung befinden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gemisch vor dem Schmelzen einem Druck unterworfen wird, der nahe dem Dampfdruck liegt, der der Temperatur des Gemischs entspricht, wobei die festen Klumpen ein Volumen von nicht mehr als 2,0 cm3 besitzen.
Die Erfindung richtet sich ferner auf eine Zuführvorrichtung für eine fotografische Beschichtungsmaschine zum Beschichten eines Trägers mit einer flüssigen fotografischen Masse, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Vorrichtung Mittel 4, 9, 10 für die Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5 enthält und daß die Vorrichtung unmittelbar vor einer die Beschichtungsmaschine versorgenden Schmelzvorrichtung angeordnet ist.
In der Beschreibung wird auf nur eine Figur bezug genommen, die einen Verflüssiger mit einer erfindungsgemäßen Entgasungsvorrichtung darstellt.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt im wesentlichen einen Vorrats-Zuführbehälter 1, eine Entgasungsvorrichtung 4, Fördermittel 2 und 3 für den Transport des Gemischs und eine Schmelzvorrichtung 5.
Der Vorrats-Zuführbehälter 1 ist mit einem Gemisch verschiedener Bestandteile, die sich in Form fester Klumpen in einer wäßrigen Lösung befinden, beschickt. Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besteht dieses Gemisch aus einer fotografischen Silberhalogenid-Lösung, die dazu geeignet ist, zur Ausbildung einer Schicht auf einen Träger aufgebracht zu werden. Das für die Herstellung dieser festen Klumpen verwendete Verfahren, wie es zum Beispiel in der französischen Patentanmeldung 2 626 088 beschrieben ist, besteht darin, daß man die verschiedenen Bestandteile der gewünschten Schicht, bestehend aus mindestens einer Silberhalogenidemulsion und Lösungen oder Dispersionen, die einen oder mehrere Oberflächenbehandlungs-Zuschlagstoffe und/oder Gelatine enthalten, einzeln herstellt, diese Bestandteile jeweils durch Abkühlen verfestigt, sie in Klumpen zerschneidet und die entsprechend der Zusammensetzung der gewünschten Schicht ausgewählten Bestandteile kalt in festem Zustand mischt. Der Vorrats-Zuführbehälter besitzt in seinem unteren Bereich eine Vorrichtung 8 mit rotierenden Schaufeln, die eine Brückenbildung des Materials am Auslauf des Vorrats-Zuführbehälters verhindern.
Mittels der ersten Vorrichtung 2 kann das Gemisch vom Vorrats-Zuführbehälter 1 zur Entgasungsvorrichtung 4 transportiert werden, die im einzelnen noch weiter unten erläutert wird. Die zweite Vorrichtung gestattet den Transport des Gemisches von der Entgasungsvorrichtung zur Schmelzvorrichtung 5 für das Gemisch, die weiter unten noch im einzelnen erläutert wird. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die Transportvorrichtungen eine herkömmliche archimedische Schraube. Die beiden archimedischen Schrauben 2, 3 werden jeweils durch Motoren 6 bzw. 7 ausgetrieben und münden jeweils in einer luftdichten Vorrichtung 13, bei der es sich zum Beispiel um eine MOINEAU-Pumpe handeln kann.
Eine erfindungsgemäße Entgasungsvorrichtung weist zwischen den beiden Transportvorrichtungen und vor der Schmelzvorrichtung 5 eine Vakuumkammer 4 auf. Innerhalb dieser Kammer wird das Gemisch einem Druck ausgesetzt, der nahe dem Dampfdruck liegt, der der Temperatur des Gemisches entspricht, wobei die Kammer eine Eintrittsöffnung, durch die das vom Vorrats-Zuführbehälter kommende und mittels der ersten Transporteinrichtung 2 transportierte feste Gemisch in die Vakuumkammer 4 eingeführt wird, und eine Austrittsöffnung besitzt, durch die das feste Gemisch aus der Kammer ausgetragen und mittels der zweiten Transporteinrichtung 3 zur Schmelzvorrichtung 5 transportiert wird. Der in der Vakuumkammer herrschende absolute Druck liegt zwischen 1000 und 2000 Pa, vorzugsweise zwischen 1000 und 1500 Pa. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Teilvakuum mittels einer mit der Kammer über eine Rohrleitung 10 verbundenen Pumpe 9 an die Vakuumkammer angelegt. Die Kammer 4 ist mit einem Rührwerk 11 mit rotierenden Schaufeln ausgestattet. Die Transporteinrichtung 3 sowie das Rührwerk 11 sind in (nicht dargestellten) Lagern drehbar gelagert, so daß ein Teilvakuum an die Kammer 4 angelegt werden kann. Die Vakuumkammer 4 ermöglicht es, die eingelagerte (d.h. zwischen den Klumpen des Gemisches eingeschlossene) Luftmenge auf ein Minimum zu reduzieren und die in der Lösung selbst gelöste Luftmenge zu vermindern.
Die nach der Vakuumkammer angeordnete Schmelzvorrichtung 5 umfaßt einen Wärmetauscher, der zum Beispiel durch einen Wärmeträger-Flüssigkeitskreis 14 gespeist wird. Die Emulsion wird bei etwa 40ºC geschmolzen und über die Rohrleitung 15 abgeführt. Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Wärmetauscher als Röhrentauscher ausgebildet. Seine Wärmetauscher-Oberfläche beträgt 3,2 m². Als Heizflüssigkeit wird Wasser verwendet, dessen Temperatur entsprechend der Strömungsgeschwindigkeit der zu schmelzenden Masse eingestellt wird, vorzugsweise jedoch unter 60ºC liegt, um eine gleichmäßigere Erwärmung zu gewährleisten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der die Transporteinrichtung 3 drehend antreibende Motor in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit des über die Rohrleitung 15 ausgetragenen geschmolzenen Gemischs gesteuert. Desgleichen kann der die Transporteinrichtung 2 drehend antreibende Motor mittels einer Sonde 6 in Abhängigkeit von dem in der Vakuumkammer 4 befindlichen Volumen gesteuert werden. Außerdem kann eine Alarmvorrichtung 17 vorgesehen werden, die einen unzureichenden Füllstand des Vorrats- Zuführbehälters 1 anzeigt.
Versuche haben ergeben, daß diese Vorrichtungen mit Strömungsgeschwindigkeiten zwischen 1 und 20 l des Gemisches pro Minute betrieben werden können. Bei derartigen Vorrichtungen läßt sich die Menge der im Gemisch gelösten Luft auf unter 50 % des Sättigungsniveaus bei atmosphärischem Druck verringern. Außerdem haben Versuche gezeigt, daß die besten Ergebnisse dann erzielt wurden, wenn das feste Gemisch einem Teildruck zwischen 5 und 10 mn ausgesetzt wurde.

Beispiel 1

Verwendet wird eine fotografische Dispersion der Art, wie sie für Farbbildpapier eingesetzt wird.
Die Viskosität der geschmolzenen Zusammensetzung liegt bei etwa 100 cp bei 40ºC. Die Geschwindigkeit der archimedischen Schrauben wird auf eine Strömungsgeschwindigkeit der verflüssigten Dispersion von 4 l/min. eingestellt. Der absolute Druck der Kammer 4 liegt bei etwa 1500 Pa.
Wenn dieser Druck in der Kammer 4 herrscht, beträgt nach dem Schmelzen bei 40ºC die Menge der eingetragenen Luft und des gelösten Sauerstoffs 0,04 % bzw. 1,6 ppm.

Beispiel 2

Verwendet wird eine Gelatinelösung mit einem Trockengelatinegehalt von 15 %. Die Strömungsgeschwindigkeit beträgt 4 l/min., der Druck liegt bei 1500 Pa. Die Viskosität der geschmolzenen Lösung beträgt 70 cp bei 40ºC. Der Gehalt an gelöstem Sauerstoff beträgt 1,4 ppm bei 40ºC.

Beispiel 3

Verwendet wird eine Gelatinelösung mit einem Trockengelatinegehalt von 7 %. Die Strömungsgeschwindigkeit beträgt 12 l/min., der Druck liegt bei 1200 bis 1400 Pa. Die Viskosität der geschmolzenen Lösung beträgt 7 cp bei 40ºC. Der Gehalt an gelöstem Sauerstoff beträgt 3,2 ppm bei 40ºC, der Gehalt an eingetragener Luft liegt bei 0,01 %..

Beispiel 4

Verwendet wird eine Zusammensetzung der im Beispiel 3 verwendeten Art, wobei jedoch dieses Mal innerhalb der Kammer 4 kein Vakuum herrscht. Die Menge an gelöstem Sauerstoff beträgt 6,3 ppm bei 40ºC (Sättigung), die Menge der eingetragenen Luft beträgt 5 %.

Zeichnungsbechriftung:

7 Antrieb

Claims

1. Entgasungsverfahren für ein Gemisch aus verschiedenen Bestandteilen, die sich in Form fester Klumpen in einer wässrigen Lösung befinden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch vor dem Schmelzen einem Druck unterworfen wird, der nahe dem Dampfdruck liegt, der der Temperatur des Gemischs entspricht, wobei die festen Klumpen ein Volumen von nicht mehr als 1,0 cm³ besitzen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Klumpen ein Volumen besitzen, das unter 0,5 cm³ liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf das Gemisch ausgeübte absolute Druck im Bereich von 1000 bis 2000 Pa liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der auf das Gemisch ausgeübte absolute Druck im Bereich von 1000 und 1500 Pa liegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck auf das Gemisch ausgeübt wird, bevor dieses 5 bis 10 min lang geschmolzen wird.

6. Zuführvorrichtung für eine fotografische Beschichtungsmaschine zum Beschichten eines Trägers mit einer flüssigen fotografischen Masse, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Vakuumkammer (4) und eine über eine Rohrleitung (10) mit der Vakuumkammer verbundene Pumpe (9) als Mittel für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5 enthält und daß die Zuführvorrichtung direkt vor einer Schmelzvorrichtung (5) angeordnet ist, die die Beschichtungsmaschine mit flüssiger Nasse beliefert.