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Vorrichtung zur Ausfällung von Celluloseestern aus ihren Lösungen
Es
ist bekannt, daß bei der Herstellung von Celluloseestern »in homogener Phase« der
erzeugte Ester gelöst in dem Veresterungsmedium erhalten wird, nachdem man ihn gegebenenfalls
einer Hydrolyse unterworfen hat.
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Die Ausfällung aus der Reaktionslösung kann bewirkt werden, indem
man das Fällmittel in die Lösung des Celluloseesters gießt; jedoch wird meistens
die Lösctsg des Cellulosesters langsam in ein großes Volumen Fällmittel eingeführt.
Dies geschieht häufig unter zusätzlichem Rühren.
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Es wurden schon verschiedene Verfahren zur Durchführung der Ausfällung
in kontinuierlicher Weise vorgeschlagen; im allgemeinen werden jedoch hierbei verhältnismäßig
komplizierte Vorrichtungen verwendet, deren Betrieb einigermaßen empfindlich ist.
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So besteht z. B. bei der Verwendung einer Zentrifugalpumpe zur kontinuierlichen
Ausfällung von Celluloseesterlösungen die Gefahr, daß das Fällgut zu feinkörnig
und hart anfällt.
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Die bekannten, nach einem Mehrstufensystem arbeitenden Verfahren,
bei denen nacheinander Gemische von Lösungs- und Fällungsmitteln verschiedener Konzentration
zugefügt werden, sind in der Ausführung umständlich, erfordern meistens
komplizierte
Vorrichtungen und führen zudem nicht immer zu Enderzeugnissen von der gewünschten
Korngröße und Weichheit.
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Ein gleichfalls bekanntes Spezialverfahren sieht die Veresterung
der Cellulose in einem Lösungsmittelgemisch vor, dessen eine Komponente einen sehr
viel niedrigeren Siedepunkt hat als die andere.
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Vor dem kontinuierlichen Ausfällen des Celluloseesters soll der Lösungsmittelanteil
mit dem niedrigeren Siedepunkt abdestilliert werden. Dieses Verfahren ist infolge
der erforderlichen Destillafionsvorrichtung sehr kostspielig und verlangt zudem
noch eine zusätzliche Wartung.
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Die Erfindung betrifft eine einfache und widerstandsfähige Vorrichtung
zur Ausfällung von Celluloseestern aus ihren Lösungen, deren Arbeitsweise sicher
ist und es ermöglicht, die Celluloseester in Form regelmäßiger Teilchen von geringer
Dichte zu erhalten, die kein körniges Aussehen aufweisen, sich leicht waschen lassen
und ohne Schwierigkeiten die Erzielung von Lösungen gestatten, die für die Erzeugung
von künstlichen Fäden oder Filmen verwendet werden können.
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Diese Vorrichtung zur Ausfällung von Celluloseestern im fortlaufenden
Arbeitsgang besteht aus einem vertikalen, mit einem Rührer versehenen Behälter,
dessen unterer Teil mit der Basis eines Elevator verbunden ist, dessen oberes Ende
seinerseits mit dem unteren Teil eines weiteren, ebenfalls mit einem Rührer versehenen
Behälters verbunden ist.
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Die Zeichnung und die Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der
Vorrichtung gemäß der Erfindung.
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In den mit einem Rührer 2 versehenen Behälter 1 werden die auszufällenden
Lösungen durch die Zuleitung 7 und das Fällungsmittel durch die Leitung 8 kontinuierlich
eingeführt. Hier fallen die Celluloseester in weitgehend gleichförmiger Flockengröße,
aber noch nicht vollständig verfestigt aus. Die so entstandene Mischung wird durch
den Abfluß 3 mit Hilfe des Elevators 4 auf den Boden des mit einem Rührer 6 versehenen
Behälters 5 geleitet. Der Elevator 4 erfüllt folgende Aufgaben: Er hält die Flocken
in Suspension, fördert sie und regelt so den Zufluß und den Abfluß unter Vermeidung
einer zu heftigen Einwirkung auf die noch nicht durchgehen verfestigten Celluloseesterflocken,
wie diese beispielsweise bei Verwendung einer Pumpe erfolgen würde. Hierdurch hat
man die Möglichkeit, die Größe der Flocken, das Schüttgewicht und damit die Auswaschbarkeit
und Löslichkeit zu regeln.
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Der ausgefällte, in der Ausfällflüssigkeit suspendierte Ester verläßt
den Behälter 5 durch die Ableitung 9. Die Verfestigung des ausgefällten Esters hat
sich auf dem Wege durch den Elevator 4 und im Behälter 5 vollendet.
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Die Durchgangszeit durch die Behälter variiert unter anderem je nach
der Natur des erzeugten Celluloseesters und des für die Ausfällung verwendeten Mittels.
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Im Falle der Ausfällung einer Celluloseacetatlösung mittels Wasser
oder wäßriger Essigsäure erhält man besonders günstige Resultate mit Durchgangszeiten
zwischen 5 und 20 Minuten im ersten Behälter und zwischen 15 Minuten und I Stunde,
I5 Minuten im zweiten Behälter.
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Um die Wiedergewinnung des Lösungsmittels, in dessen Gegenwart die
Veresterung der Cellulose bewirkt wurde, zu erleichtern, kann ein Teil der aus dem
zweiten Behälter austretenden Flüssigkeit wieder in den ersten Behälter eingeführt
werden, um von neuem zur Fällung zu dienen. In gleicher Weise kann man zur Ausfällung
diejenige Flüssigkeit verwenden, die zum Waschen des erzeugten Esters gedient hat.
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Beispiel I Man verwendet eine Vorrichtung, die aus einem ersten,
vertikalen Behälter I mit einem Volumen von 150 1 besteht. Das Volumen des Elevators
4 beträgt 401. Der weitere vertikale Behälter 5 hat ein Volumen von 4001.
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Man reguliert die Geschwindigkeit der Rührer 2 und 6 und diejenige
des Elevators 4 folgendermaßen: Geschwindigkeit des Rührers 2 .. I70 Umdr./Min.
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- - Elevators 4 . II0 Umdr./Min.
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- - Rührers 6 .. 55 Umdr./Min.
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Man führt in den Behälter I durch die f0ffnung 7 kontinuierlich eine
Lösung von hydrolysiertem Celluloseacetat in Essigsäure von 40 in einer Menge von
170 1 je Stunde ein. Gleichzeitig führt man demselben Behälter kontinuierlich durch
die Öffnung 8 eine Wassermenge von 450 1 je Stunde von einer Temperatur von I50
zu.
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Man erhält bei dem Überlauf g des Behälters 5 ein sehr gut ausgefälltes
Celluloseacetat und gleichzeitig verdünnte Essigsäure, deren Gehalt an reiner Säure
25 °/o beträgt.
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Beispiel 2 Man arbeitet wie im Beispiel I, jedoch führt man an Stelle
von reinem Wasser durch die Öffnung 8 des Behälters I eine Mischung von 300 Teilen
Wasser und 100 Teilen der bei dem Überlauf g des Behälters 5 gewonnenen Flüssigkeit
in einer Menge von 450 1 je Stunde ein.
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Man erhält so ein sehr gut ausgefälltes Celluloseacetat und 300/obige
verdünnte Essigsäure, von der ein Teil, wie oben angegeben, wiederverwendet werden
kann.
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Man kann auch als Fällmittel Wasser verwenden, das zum Waschen des
Celluloseacetats gedient hat und dessen Gehalt an Essigsäure etwa 4 0/o beträgt.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung wurde durch Beispiele erläutert,
die sich auf die Ausfällung von Celluloseacetat aus seinen Lösungen in Essigsäure
unter Verwendung von Wasser oder wäßriger Essigsäure als Fällmittel bezogen. Sie
kann jedoch auch auf Lösungen in anderen Lösungsmitteln angewandt werden, z. B.
auf Lösungen in Methylenchlorid, und auf andere Fällmittel, wie Benzol oder Kerosirs,
vorausgesetzt, daß das letztere mit dem ausgewählten Lösungsmittel verträglich ist.
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Die Vorrichtung ist ebenfalls für die Ausfällung von anderen Celluloseestern
als Celluloseacetat verwendbar, z. B. für Cellulosebutyrat, Cellulosepropionat,
Celluloseacetobutyrat oder Celluloseacetopropionat.