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Vorrichtung zur fortlaufenden Herstellung von Alkalicellulose
Die Erfindung
betrifft eine kontinuierlich. leicht steuerbar arbeitende Vorrichtung zur Herstellung
von Alkalicellulose gleichmäßigelr Zusammensetzung, die sich insbesondere für die
Umwandlung in ein Cellulosederivat, wie das für d.as Viskoseverfahren verwendete
Xanthogen at, eignet.
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Die bekannten Vorrichtungen zur kontinuierlichen Herstellung von
Alkalicellulose ergeben keine gleichmäßige Zusammensetzung der Cellulose. Bei dem
bisher übliche.rweise angewandten Verfahren werden, aus Holzzellstoff oder Baumwoll-Linters
gepreßte Celluloseplatten in einer Tauchp resse in wäßrige Natriumhydroxydlösung
getaucht. Das überschüssige Natriumbydrnxyd wird sodann aus den gepreßten Platten
ausgedrückt und diese darauf zerkle:inert. Es sind ferner Vorrichtungen bekannt,
bei denen ein aus Cellulose und Alkalihydroxydlösung bestehender Brei kontinuierlich
abgeführt und die überschüssige Alkalihydroxydlösung zwischen Breipreß- oder Filtrierwalzen
abgepreßt wird. Bei diesen bekannten Vorrichtungen besteht jedoch nirgends die Möglichkeit,
Schwankungen des Dickstoffgehaltes, welche durch Unterschiede in der Zuführungs-
geschwindigkeit
der Cellulose oder der Alkalihydroxydlösung unvermeidlich sind, auszugleichen, so
daß die erhaltene Alkalicellulose einen unterschiedlichen Alkaligehalt besitzt.
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Durch die Vorrichtung nach der Erfindung wird dieser Nachteil vermieden
und eine Alkalicellulose mit gleichmäßiger Zusammensetzung trotz der üblichen Schwankungen
des Breis erhalten. Die Vorrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß zwischen einem
mit Einlaßöffnungen für den Zellstoff und die Natroulauge sowie mit einem Breiauslaß
versehenen Rühr- und Zerkleinerungsbehäiter und einem Breitrennbehälter mit gegen
diesen abgedichteten Breipreßwalzen ein zum Ausgleich der Volumenschwankung,en des
Breies dienender Ausgleichsbehälter vorgeseh,en ist. Dieser Ausgleichsbehälter arbeitet
folgendermaßen mit den Breipreßwalzen zusammen: Findet infolge einer vorübergehenden
erhöhten Zufuhr der CelLulose eine leichte Verdickung des Breies statt, so wird
dieser langsamer zwischen den Walzen; hindurchgepreßt. Innerhalb kurzer Zeit tritt
der Brei jedoch wieder mit der u,rsprünglichten Geschwindigkeit zwischen den Walzen
hindurch, und zwar deshalb, weil die langsamere Bewegung den, Druck im Innern des
Ausgleichsbehälters ansteigen läßt. Dieser höhere Druck wiederum drückt den etwas
dickeren Teil des Breies mit höherer Geschwind,igkeit in den Spalt zwischen den
Walzen. Wenn gleichzeitig dann eine größere Menge Alkalihydroxydlösung in die Walzen
hineinläuft, wird dadurch der angestrebte Ausgleich erzielt.
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Es ist zwar bekannt, Flüssigkeitspumpen, Ausgleichsbehälter in Form
von Windkesseln zuzuordnet. Dies - übertragen auf die Alkaliceliuloseherstellung
- würde jeldoch keinesfalls zur Erzielung des gewünschten Effekts genügen,; vielmehr
muß dieser Ausgleichsbeh.älter mit den gegen den Breitrennbehälter abgedichteten
Breipreßwalzen zusammenwirken.
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Die Zeichnung zeigt eine schaubildliche Seitenansicht der Vorrichtung
nach der Erfindung, teilweise im Schnitt.
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Der zur Breibildung dienende Behälter 10 ist mit ein.em Heizmantel
8 versehen, bei dem das Heizmittel durch den. Einlaß 11 zUr un.d. durch dan Auslaß
I3 abgeführt wird. Delr Einlaß II ist mit einem Drosselventil 15 versehen, das von
dem Tempera,turfiihller I7 gesteuert wird. Der Behälter 10 ist mit einem Einlaß
I2 für den Zellstoff, z. B.
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Zellstoffplatten 9, und mit einem, Einlaß 14 für die Natronlauge versehen.
Der Einlaß 14 ist mit einer VorrichtungI6 zur Aufrechterhaltung eines gleich-Neibenden
Flüssigkeitsstandes. versehen, die aus einer Speiselelitung 18 für die Natronlauge
und einer Überlaufleitung 20 besteht. Hierdurch wird crreicht, daß jeweils so viel
Laugel in den Behälter 10 strömt, wie zur Aufrechterhaltung eines gleichbleibenden
Breispiegels erforderlich ist. Der Behälter 10 ist mit einem Einsatz 22 versehen,
in dem eine Welle 24 angeordnet ist. Die Welle 24, die vom Motor 26 angetrieben
wird, trägt eine Mehrzahl von Schaufeln 28 zum Zerkleinern und Rühren des Zellstoffes.
Die Schaufeln 28 arbeiten mit Armen oder Schaufeln am inneren. Umfang des Einsatzes
22 zusammen, zerkleinern und zerreißen das Zellstoffmaterial und treiben den entstehenden
Alkalizellstoffbrei durch die untere öffnung des Einsatzrohres 22. Ein Teil des
Brei es strömt zwischen dem Rohr 22 und der Wan,d des Beh.älters 10 nach oben, um
erneut durch das Einsatzrohr nach unten gedrückt zu werden. Der übrige Brei wird
durch den Breiauslaß 30 mittels der Zentrifugalpumpe 32 abgezogen. Zwischen dem
Auslaß 30 und der Pumpe 32 kann, falls erforderlich, eine Rührvorrichtung 31 angeordnet
sein. Die Rührvorrichtung 3I zerkleinert etwa verbliebene Zellstoffstücke in Fasern
und mischt sie mit dem Brei. Die Vorrichtung 3I kann gewünschtenfalls mit einem
Sieb von beispielsweise 6 mm Maschenweite versehen sein, um die Bildung eines faserigen.
Brei es zu gewährleisten.
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Die Pumpe 32 fördert den kleineren Teil des Brei es z.ur Zumeßvorrichtung
34 und den. größeren Teil des Breies durch die Leitung 36 zurück zum oberen. Teil
des Behälters 10. Eine am Ende der Leitung 36 angeordnete Düse 37 läßt den. Brei
mit bet.rächtl.icher Wucht in den Behälter eintreten.
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Hierdwrch werden die unter der Düse vorbeischwimmenden Zellstoffplatten
g in das Einisatzrohr 22 gedrückt und können dort zerkleinert werden.
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Die Zumeßvorrichtung 34 kann als Zahnrad. pumpe mit gleichbleibendem
Fördervolumen ausgebildet sein und ist mit einem zur Aufnahme der Volumenänderungen
des Brei es dienenden Behälter 38 verbunden. Eine Leitung 39 verbindet den unteren
Teil des Behälters 38 mit einem Breitrennbehälter 40. Der Behälter 40 ist mit Breitrennwalzen.
42 und 44 versehen, die den mit ihnen in Berührung gebrachten Brei pressen und.
so den festen Alkalizellstoff von der Natronlauge trennen.
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Die Breipreßwalzen 42 und 44 sind gegen den. Behälter 40 abgedichtet,
so daß der Brei in dem Behälter unter Druck gehalten werden. kann. Die Breipreßwalzen
fördern, wenn sie mit einer gegebenen Umfangsgeschwindigkeit umlaufen, ein im wesentlichen
gleichbleibendes Volumen festen Alkalizellstoffs in der Zeiteinheit ohne Rücksicht
auf geringe Schwankunglen, des Alkalizellstoffgehaltes des Breies. Wenn der Alkalizellstoff
den Preßwalzen 42 un.d 44 mit im wesentlichen, gleichbleibender Geschwindigkeit
zugeführt wird, so enthält der gepreßte Alkalizellstoff einen im wesentlichen, gleichbleibenden.
Prozentsatz an Natronlauge.
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Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Zellstoff in beliebiger
Form. wird in den Behälter 10 möglichst gleichmäßig z. B. von Hand. oder mittels
einer bekannten Speisevorrichtung eingebracht. Naturgemäß ist die Speisegeschwindigkeit
immer leichten Schwanlmngen unterworfen.
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In den Behälter 10 wird Natronlauge durch die Vorrichtung I6 zur Aufrechterhaltung
eines gleichbleibenden Flüssigkeitsstandes eingebracht.
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Mittels dieser Vorrichtung wird dem Behälter 10 fortwährend so viel.
Natronlauge zugeführt, daß der Breispiegel darin gleichhleiht. Wird der Zellstoff
in den Behälter eingebracht, so wird er in das Einsatzrohr 22 durch die Zerkleinerungsschaufeln
28 eingezogen. Der Zellstoff wird zerkleinert, gründlich mit der Natronlauge gemischt
und bildet einen faserigen Brei von Alkalizellstoff. Ein Teil des Breies gelangt
von der unteren Öffnung des Einsatzrohres zwischen. diesem und der Behälterwand
n.ach oben und strömt erneut durch. das Einsatzrohr. Ein anderer Teiil des Breies
wird durch die Zentrifugalpumpe 32 vom Auslaß 30 des Behälters 10 abgezogen. Ein
Teil diese;s abgezogenen Breies wird einer Meßvorrichtung 34 zugeleitet, während
der größere Teil des Breies der Leitung 36 zugeführt wird, um erneut durch den Behälter
10 zu gelangen. Die Leitung 36 ist mit einer oberhalb des Einsatzrohres 22 angeordneten
Düse 37 versehen, die den wieder eingeführten Brei mit solcher Wucht in den Behälter
eintreten läßt, daß der im Oberteil des Behälters befindliche Zellstoff in das Einsatzrohr
gedrückt und dort zerkleinert wird. Durch den, Mantel 8 wird ein Heliz- oder ein
Kühlmittel geleitet, um die Temperatur des Brei es konstant zu halten. Di.e Menge
des durch den Mantel geleiteten Heiz- bzw. Kühlmittels wi!rd durch das Drosselventil
I5 und den Temperaturfühler I7 selbsttätig geregelt.
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Die Zumeßvorrichtung 34 fördert je Zeiteinheit ein gleichbleibendes
Breivolumen in den Ausgleichsbehälter 38. Obgleich das von der Zumeßvorrichtung
in der Zeiteinheit geförderte Breivolumen konstant ist, schwankt der Alkaiizellstoffgehalt
des Breies infolge der obenerwähnten Schwankungen, der Geschwindigkeit, mit der
der Zellstoff in den, Behälter eingebracht wird. Der von der Zumeßvorrichtung 34
geförderte Brei strömt durch den Ausgleichsbehälter 38 in den Breitrennbehälter
40. Der Brei wird in den Behälter 40 unter einem bestimmten Druck von der Größenordnung
von 0,7 bis I,4 kg/cm2 eingeführt.
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Der Brei im Behälter 40 wird. gegen die umlaufenden Breipreßwalzen
42 und 44 gepreßt, so daß sich eine Schicht aus Alkalizellstoff auf den Walzen absetzt
und die Lauge ausgepreßt wird. Bei der Drehung pressen die Walzen. die La,uge aus
dem Alkalizellstoff bis auf das gewünschte Verhältnis von Alkalizells.toff zu Natronlauge
aus. Der abgepreßtel Alkalizellstoff wird als Bahn 46 nach oben abgeführt. Die Breipreßwalzen
schließen den Behälter 40 dicht ab, so daß der darin befindliche Brei unter dem
obenerwähnten Druck gehalten werden kann. Die Breipreßwalzen sind unnachgiebig zueinander
und fördern infolgedessen, wenn sie mit gleichbleibender Geschwindigkeit umlaufen,
ein im wesentlichen, gleichbl eibendes VoJumen Alkalizellstoff in der Zeiteinheit,
ohne Rücksicht auf den schwankenden Gehalt des Breies an, Alkalizellstoff. Wenn
der Alkalizellstoffgehalt dels Brelies leicht ansteigt, nimmt die Dicke der auf
den Preßwalzen sich absetzenden Alkalizellstoffschicht zu, und das Auspressen der
Lauge wird verlag samt. Dadurch wird eine Zunahme des gesamten Breivolumens zwischen
der Meßvorrichtung 34 und den Preßwalzen 42 und 44 bewirkt. Dieses zusätzliche Volumen,
wird vorübergehend in dem Ausgleichsbehälter 38 unter Druckau.sgleich, gespeichert.
Nimmt der Alkali.zellstoffgehalt des Breies ab, so wird das gespeicherte Breivoluinen
aus dem Behälter 38 in den Behälter 40 gefördert und gleicht die Schwankungen im
Alkalizellstoffgehalt des Breies und damit Schwankungen der Geschwindigkeit, mit
der der Zellstoff zugeführt wird, anus.
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Wie bereits ausgeführt, ist eiine gleichbleibende Speisegeschwindigkeit
unmöglich, da d,iel Zellstoffplatten geringe Ungl eichförm igkeiten des Zellstoffgewichtes
aufweisen. Außerdem. ist der Feuchtigkeitsgehalt der Zeilstoffplatten häufig verschieden.
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Aus diesem Grunde war es bisher außerordentlich schwierig, Alkaiizellstoff
gleichmäßiger Zusammensetzung kontinuierlich herzustellen.
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Die Vorrichtung zur Zuführung der Natronlauge zum Behälter I0 kann
z. B. eine übliche, schwimmergesteuerte, einen gleichbleibenden Flüssigkeitsstand
aufrechterhaltende Vorrichtung sein, die jeweils so viel Natronlauge zuführt, wie
zur Aufrech,terhaltung eines gleichbleibenden Standes des Breies erforderlich ist.
Die Natronlauge kann, obgleich dies aus praktischen Gründen sehr viel weniger erwünscht
ist, dem Behälter I0 auch mit gleichförmiger Speisegeschwindigkeit zugeführt werden.
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Abweichungen in den Einzelheiten der dargestellten und beschri,eSenen
Einrichtung können vorgenommen werden, so kann z. B. auf die Mittel zur Regelung
der Temperatur, die Änderungen der Quellungseigen,schaft des Alkaiizellstoffs velrmeiden
sollen, unter Umständen verzichtet werden.
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Ebenso kann die für den Umlauf der Breimasse durch den Behälter dienende
Leitung 36 weggelassen werden, wenn andere Mittel die Bildung eines gleichförmigen.
Breies in dem Behälter gewährleisten.
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Mittels der Vorrichtung nach der Erfindung ist es möglich, die durchschnittliche
Reaktionszeit des Zellstoffs mit der Natronlauge zu verlängern oder zu verkürzen
oder die Vi.skosität des Breies dadurch zu erhöhen oder zu eirniedrigen, daß led,iglich
die Zuführung des Breies zu den Preßwalzen geändert wird, ohne daß diel Speisegeschwindigkeit
des Zellstoffs oder die Drehzahl der Preßwalzen geändert wird.