DE1151894B - Process for the preparation of binary mixtures of carbon black and a dispersing agent - Google Patents
Process for the preparation of binary mixtures of carbon black and a dispersing agentInfo
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Description
Verfahren#zur Herstellung,-binätet Mischtingew aus! Ruß und einem
Dispersionsmittel
Man, kennt bereits verschiedene, V.erf-ähren;.zur Dispergierung von- Pigmenten in- einer flüssigen- Phase unter#Eriielung einer-pastenföriniggn Mischung.We already know various methods of practice;. For the dispersion of- Pigments in a liquid phase with the achievement of a paste-like mixture.
# Selche Verfahren-betreffen jedoch andere Pigmente als Ruß und -können wegerf der besonderen# Eigenschaften von Ruß -nicht auf diesen angewendet werden; es sind dies insbesondere seine extreme Feinheit und seine Neigung zur Agg-glomerierung. - # ' - Bei eini-en dieser Verfahren- verwendet man Wassei als Dispe#sionsiffitteli Wasser ist jedoch für die:-vorliegendö#Erfindüng ausgeschlosseii, da.eg sich in -den erfindungsgemäß- erhaltenen- Endprodukten (Druckerfarben, ölfarben, Kautschukmischungen) nicht findet..,:-Auch ist die Verwendung-eines Netzmittels# zur erleichterten Die -.Verwendung,--solcher Dispergierung nicht- -&von Pigmenten, in die Zusammen- -bekannt. setzung des gewünschten Endprodukts eintretender Stoffe ist erfindungsgemäß ebenfalls ausgeschlossen; die einzige Bedingung,- die -an die kontinuierliche Dispersionsphase gestellt wird,- ist,-daß diese, Phase jedeseinzelneRußteilchen-umhüllenmuß. - Auch ist die Herstellung von. Perlen oder Plätzchen auf Rußbasis bekannt, um die. bei der Rußverwendung auftretende Staubbildung zu verringern. Wenn diese Perlen nach trockenen Verfahren erhalten werden, lassen sie sich nur schlecht in einer flüssigen Phase dispergie-ren und bilden Agglomerate, Das gleiche gilt, wenn die Herstellung solcher Perlen oder Plätzchen unter Bindung des Rußes mit einem Öl erfolgt. Es wurde zur Beseitigung dieses Nachteils bereits vorgeschlagen, den Ruß in einer Mischung aus Öl, Wasser und einem ob-erflächenaktiven Mittel zu dispergieren. Dabei müssen jedoch dem Ruß Stoffe zugesetzt werden, die dann wieder, z. B. durch Erwärmen, abgetrennt werden müssen. Solche Stoffe können auch die Eigenschaften des Rußes verändern und seine spätere Verwendung in mit einem Netzmittel unverträglichen Zusammensetzungen unmöglich machen. Im übrigen ist wegen der vorhergehenden Agglorneration und im Hinblick auf die äußerst schwierige Herstellung von Rußdispersionen eine spätere erneute Dispergierung nur schwer möglich, da die Agglomerate nicht wieder zu mikroskopisch feinen Teilchen zerkleinert werden können. Es sind auch Verfahren bekannt, bei welchen die Rußteilchen auf mechanischem Wege in einer geeigneten Bindemitte-Imenge vermahlen werden.# Such methods - however, concern pigments other than carbon black and - because of the special # properties of carbon black - cannot be applied to them; it is especially its extreme delicacy and its tendency to agglomerate. - # '- In this Verfahren- eini-en used to Wassei as Dispe # sionsiffitteli water, however, is for: -vorliegendö # Erfindüng ausgeschlosseii not da.eg in -the erfindungsgemäß- erhaltenen- end products (printer inks, oil paints, rubber compounds) finds ..,: - The use-of a wetting agent # to facilitate the -.Use, - such dispersion not- - & of pigments, in the context - is known. Substances entering the desired end product are likewise excluded according to the invention; the only condition that is placed on the continuous dispersion phase is that this phase must envelop each individual soot particle. - Also is the manufacture of. Pearls or cookies based on carbon black are known to the. To reduce dust formation that occurs when using carbon black. If these pearls are obtained by dry processes, they can only be dispersed poorly in a liquid phase and form agglomerates. The same applies if the production of such pearls or biscuits is carried out by binding the carbon black with an oil . To overcome this disadvantage, it has been proposed to disperse the carbon black in a mixture of oil, water and a surface-active agent. However, substances must be added to the soot, which then again, z. B. must be separated by heating. Such substances can also change the properties of the carbon black and make its subsequent use in compositions incompatible with a wetting agent impossible. Moreover, because of the preceding agglomeration and in view of the extremely difficult production of carbon black dispersions, subsequent redispersion is only possible with difficulty, since the agglomerates cannot be comminuted again into microscopically fine particles. Processes are also known in which the carbon black particles are mechanically ground in a suitable amount of binder.
Diese Mahlverfahren erfordern jedoch ein sehr schweres Material und verbrauchen sehr viel Kraft. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Einbringung von Ruß in die gewünschten Endprodukte ohne irgendeine zwischenzeitliche Zerkleinerung.However, these grinding methods require a very heavy material and consume a lot of power. The method according to the invention enables the introduction of soot into the desired end products without any intermediate crushing.
Im übrigen erhält man beim Verrnahlen einer Mischung aus Rußteilchen und einem flüssigen Bindemittel keine Dispersion von elementaren Rußteilchen, sondern lediglich von größeren Teilchengruppen, da Rußpartikeln mit einem Durchmesser von 0,7 Mikron noch beispielsweise, mehr als 10 000 Rußteilchen mit einem Durchmesser von jeweils 25 Millimikron enthalten.Incidentally, grinding a mixture of soot particles and a liquid binder does not result in a dispersion of elementary soot particles, but only of larger particle groups, since soot particles with a diameter of 0.7 microns still, for example, more than 10,000 soot particles with a diameter of 25 Millimicrons included.
Dabei muß man sich vor Augen führen, daß die Qualität der als Endprodukt erhaltenen Mischung (die Intensität der Farbe für eine Anstrich- oder Druckerfarbe, die Abriebbeständigkeit für eine Kautschukmischung) um so größer ist, je kleiner die dispergierten Rußteilchen. sind.One must bear in mind that the quality of the mixture obtained as the end product (the intensity of the color for a paint or printing ink, the abrasion resistance for a rubber mixture), the greater the smaller the dispersed carbon black particles. are.
In einigen Fällen hat man vorgeschlagen, der flüssigen Phase einen flüchtigen Stoff, z. B. Benzol, zur Erleichterung der Dispergierung zuzugeben. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß die Verdampfung dieses Stoffs die Qualität der Dispersion beeinträchtigt, indem sich während dieser zusätzlichen Verfahrensstufe Agglomerate bilden können.In some cases it has been suggested to use the liquid phase volatile substance, e.g. B. benzene, add to facilitate dispersion. the However, experience has shown that the evaporation of this substance reduces the quality of the Dispersion is adversely affected by this additional process step Can form agglomerates.
Die erfindungsgernäß verwendeten Dispersionsmittel sind nichtflüchtig.The dispersants used according to the invention are non-volatile.
Es wurden auch schon Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung binärer Mischungen vorgeschlagen, die als Druckerfarben verwendbar sind und aus einer direkten Dispersion von Ruß in einer nichtflüchtigen Flüssigkeit bestehen.There have also been processes for the continuous production of binary Proposed mixtures that can be used as printing inks and from a direct Consists of dispersion of soot in a non-volatile liquid.
Bei diesen Verfahren werden die Rußteilchen unmittelbar nach ihrer Bildung in einem Flüssigkeitsüberschuß dispergiert und dann durch Zentrifugierung wieder abgetrennt; die so wiedergewonnene Flüssigkeit kann dann im Kreislauf geführt werden.In this process, the soot particles are immediately after their Formation dispersed in an excess of liquid and then by centrifugation separated again; the liquid recovered in this way can then be circulated will.
Diese Verfahren, deren Konzeption bereits alt ist, lassen sich jedoch nicht in technischem Maßstab anwenden. Bei diesen Verfahren wird nämlich der Ruß durch Zersetzung eines Kohlenwassexstoffs mittels eines innerhalb dieses Kohlenwasserstoffs erzeugten elektrischen Lichtbogens erhalten. Berücksichtigt man die Temperatur des elektrischen Lichtbogens (etwa 1500' C), so ist eine partielle Krackung des Kohlenwasserstoffs unvermeidlich, d. h., der gebildete, Ruß wird in einem bereits zersetzten Medium dispergiert, was die Verwendung der erhaltenen Dispersion für Anwendungszwecke unmöglich macht, bei welchen die kontinuierliche Phase eine bestimmte Qualität aufweisen soll.However, these processes, the concept of which is already old, cannot be applied on an industrial scale. Namely, in these processes, the soot is obtained by decomposing a hydrocarbon by means of an electric arc generated within this hydrocarbon. Taking into account the temperature of the electric arc (about 1500 C), so a partial cracking of the hydrocarbon is inevitable d. That is, the formed carbon black is dispersed in an already decomposed medium, which makes it impossible to use the dispersion obtained for applications in which the continuous phase is to have a certain quality.
Ein wesentlicher Nachteil bei der Herstellung von Ruß mittels des elektrischen Lichtbogens besteht darin, daß die erhaltenen Teilchen unterschiedlich sind, da die bei ihrer Entstehung herrschenden Bedingungen sich von ein-er Stelle zur anderen des elektrischen Lichtbogens sowie auch mit der Zeit entsprechend der Zersetzung der Flüssigkeit ändern.A major disadvantage in the production of carbon black by means of the electric arc is that the particles obtained are different are, since the conditions prevailing when they arise differ from one place to the other of the electric arc as well as with time according to the Change the decomposition of the liquid.
Nun sind jedoch die heutzutage in der Technik an die Eigenschaften von Ruß gestellten Bedingungen äußerst zahlreich und genau definiert (mindestens neun Bedingungen müssen jeweils erfüllt werden), und die jeweiligen Eigenschaften des Rußes begrenzen seine Verwendung eng. Wenn diese Eigenschaften unbestimmt sind, kann ein solches Produkt heutzutage keine technische Verwendung finden.Now, however, those are in the technology of the properties The conditions imposed by soot are extremely numerous and precisely defined (at least nine conditions must be met each), and the respective properties of the carbon black narrowly limit its use. When these properties are indefinite, such a product cannot find technical use nowadays.
Im Gegensatz zu den Verfahren der Entgegenhaltungen verwendet man erfindungsgemäß als Ausgangsstoff ein-en Ruß mit ganz genau festgelegten und konstanten Eigenschaften, wie er nach einem derzeit anerkannten und technisch bewährten Verfahren hergestellt wird. Diese auf bekannte Weise erhaltenen Rußteilchen werden dann erfindungsgemäß in einer flüssigen Phase mit ebenfalls genau festgelegten und sich nicht verändernden Eigenschaften dispergiert, wobei die Bedingungen während der Dispergienmg so gewählt werden, daß die Eigenschaften sowohl von Ruß als. auch von Dispersionsmedium, nicht verändert werden können und daß vor allen Dingen während der Dispergierung keine Agglorneration der Rußteilchen auftreten kann.In contrast to the procedure of the citations one uses according to the invention, a carbon black with precisely defined and constant values as the starting material Properties that are based on a currently recognized and technically proven process will be produced. These soot particles obtained in a known manner are then used in accordance with the invention in a liquid phase with also precisely defined and unchanging Properties dispersed, the conditions being chosen during the dispersing that the properties of both carbon black as. also of dispersion medium, no can be changed and that above all none during the dispersion Agglomeration of the soot particles can occur.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur kontinuierlichen Dispergierung von Ruß in einer zusammenhängenden Phase kennzeichnet sich im Prinzip dadurch, daß die in üblichen Rußöfen erzeugten Rußteilchen, eingehüllt in die Verbrennungsgase, abgekühlt und ohne zwischenzeitige Lagerung von diesen Gasen aus der Rußherstellungseinrichtung mitgenommen und parallel in mehrere Dispergierungsstufen eingeführt werden, welche mechanische Schleuder-Dispergierungsmittel enthalten und kontinuierlich von dem flüssigen Dispersionsmedium nacheinander durchströmt werden, wobei sich dieses fortschreitend an Ruß anreichert und wobei der Flüssigkeitsdurchsatz in jeder Stufe im Verhältnis zum Rußdurchsatz, bezogen auf das Gewicht, eindeutig größer ist und zur Vermeidung einer Agglomeratbildung einem Verhältnis zwischen 25 und 100 Teilen Flüssigkeit auf 1 Teil Ruß entspricht, worauf in an sich bekannter Weise die gebildete binäre Mischung durch mechanische Abtrennung der überschüssigen Flüssigkeit, z. B. durch Zentrifugierung, Auspressen, jedoch nicht durch Trocknung an Ruß angereichert und die abgetrennte Flüssigkeit wieder in den Kreislauf zurückgeführt wird.The method according to the invention for the continuous dispersion of soot in a coherent phase is characterized in principle by the fact that the soot particles produced in conventional soot furnaces, enveloped in the combustion gases, are cooled and, without intermediate storage of these gases, are taken from the soot production facility and introduced in parallel into several dispersion stages , which contain mechanical centrifugal dispersants and are continuously flowed through by the liquid dispersion medium one after the other, this progressively accumulating in soot and wherein the liquid throughput in each stage in relation to the soot throughput, based on the weight, is clearly greater and to avoid agglomerate formation Ratio between 25 and 100 parts of liquid to 1 part of carbon black, whereupon the binary mixture formed by mechanical separation of the excess liquid, e.g. B. by centrifugation, squeezing, but not enriched in soot by drying and the separated liquid is returned to the cycle.
Die Erfahrung hat überraschenderweise gezeigt, daß eine Agglomeratbildung der Rußteilchen in den Dispergierungsstufen voll-ständig vermieden wird, wenn man den Ruß kontinuierlich und ohne zwischenzeitige Lagerung in Anwesenheit der Verbrennungsgase aus dem Rußofen abführt. Das läßt sich auf Grund des heutigen Wissens dadurch erklären, daß die Eigenschaften des Rußes nicht nur von seinen Abmessungen abhängen, sondern auch eine Funktion der chemisch gebundenen Sauerstoff-und Wasserstoffmenge sind, d. h. anders ausgedrückt, daß die Eigenschaften von den an der Rußoberfläche befindlichen flüchtigen Stoffen abhängen. Außerdem kann auch die Aktivität der Oberfläche einen Einfluß auf die Eigenschaften des Rußes ausüben.Experience has surprisingly shown that agglomerate formation of the soot particles in the dispersion stages is completely avoided if the soot is discharged from the soot furnace continuously and without intermediate storage in the presence of the combustion gases. On the basis of current knowledge, this can be explained by the fact that the properties of the carbon black do not only depend on its dimensions, but are also a function of the chemically bonded oxygen and hydrogen quantities. H. In other words, the properties depend on the volatile substances on the carbon black surface. In addition, the activity of the surface can also have an influence on the properties of the carbon black.
Das neue Verfahren gewährleistet zum erstenmal, daß die die Rußteilchen umgebende Gasatmosphäre unverändert erhalten bleibt, bis die Rußteilchen infolge ihrer Dispergierung in der flüssigen Phase der Einwirkung der Gase entzogen sind. Diese Besonderheit ist der Grund für die erzielten ausgezeichneten Ergebnisse.The new process ensures for the first time that the soot particles surrounding gas atmosphere remains unchanged until the soot particles as a result their dispersion in the liquid phase are withdrawn from the action of the gases. This peculiarity is the reason for the excellent results achieved.
Die Erfindung ermöglicht somit die Herstellung einer Dispersion eines auf bekannte, derzeit übliche Weise hergestellten Rußes mit ganz genauen und konstanten Eigenschaften in einer Flüssigkeit mit ebenfalls konstanten, genau definierten Eigenschaften, wobei die Rußteilchen sich seit dem Augenblick ihrer Entstehung nicht verändert haben. Die erhaltenen binären Mischungen besitzen daher genau die für einen beabsichtigten Verwendungszweck gewünschten Eigenschaften.The invention thus enables the preparation of a dispersion of a soot produced in a known, currently customary manner with very precise and constant Properties in a liquid with also constant, precisely defined properties, whereby the soot particles have not changed since the moment they were formed to have. The binary mixtures obtained therefore have exactly those intended for one Purpose of use desired properties.
Jedoch auch die anderen gekennzeichneten Besonderheiten des erfindungsgemäßenVerfahrens sindvon Bedeutung.However, also the other marked peculiarities of the method according to the invention are important.
Die Dispergierung des Rußes in einem Medium, das die Rußteilchen vollständig umhüllen und in dem Endprodukt noch enthalten sein kann, wird in der Praxis wie folgt erfüllt: So dispergiert man z. B. zur Herstellung einer Druckerfarbe den Ruß in einem das übliche Bindemittel für solche Druckerfarben dar-stellenden Petrolöl. Soll der Ruß in Kautschukmischungen eingearbeitet werden, so verwendet man den gewünschten Weichmacher (z. B. Stearinsäure, Kiefernteer usw.). Besteht der Weichmacher aus einer Mischung mehrerer Stoffe, so stellt man jeweils getrennte Dispersionen in jedem der einzelnen Stoffe her.The dispersion of the carbon black in a medium that completely removes the carbon black particles envelop and can still be contained in the end product is how in practice follows fulfilled: So one disperses z. B. carbon black to produce a printing ink in a petroleum oil, which is the usual binder for such printing inks. If the carbon black is to be incorporated into rubber mixtures, the desired one is used Plasticizers (e.g. stearic acid, pine tar, etc.). If the plasticizer consists of a mixture of several substances, one puts in each case separate dispersions each of the individual substances.
Durch dieses Vorgehen wird jede chemische Reaktion zwischen dem Dispersionsmedium und dem Endprodukt vermieden, und außerdem kann die binäre Mischung in einer einheitlichen flüssigen Phase sehr leicht verdünnt werden.By doing this, any chemical reaction between the dispersion medium is eliminated and the end product avoided, and moreover, the binary mixture can be in a uniform liquid phase can be diluted very easily.
Den parallelen mit den Rußteilchen gespeisten Dispergierungsstufen wird nacheinander die Dispersionsflüssigkeit zugeführt, und zwar der ersten Stufe das reine Dispersionsmittel und den folgenden die sich fortschreitend an Ruß anreichernde binäre Mischung; die Dispersionsflüssigkeit wird dabei in einem geschlossenen Kreislauf geführt.The parallel dispersion stages fed with the soot particles the dispersion liquid is fed one after the other, namely to the first stage the pure dispersant and the following the progressively accumulating in soot binary mix; the dispersion liquid is in a closed circuit guided.
Dank dieser Anordnung kann man, wenn die Zirkulationsgeschwindigkeit der Flüssigkeit gegenüber dem Rußdurchsatz hoch ist, mit einem verhältnismäßig geringen absoluten Flüssigkeitsvolumen ein gewünschtes volumetrisches Verhältnis von Ruß zu Flüssigkeit erhalten.Thanks to this arrangement you can if the circulation speed the liquid is high compared to the soot throughput, with a relatively low one absolute liquid volume a desired volumetric ratio of soot to get liquid.
Sollte man in einer der Dispergierungsstufen die Bildung von Agglomeraten feststellen, so kann man dem leicht dadurch abhelfen, daß man den Rußdurchsatz verringert oder den Flüssigkeitsdurchsatz erhöht.One should consider the formation of agglomerates in one of the dispersion stages determine, this can easily be remedied by reducing the soot throughput or increases the liquid throughput.
Der erfindungsgemäß vorgesehene Flüssigkeitsüberschuß ergibt sich aus der erfindungsgemäßen. Bedingung, daß der Ruß vollständig ohne Bildung von Agglomeraten dispergiert sein muß, wobei jedes einzelne Rußteilchen von einem Flüssigkeitsfilm umgeben ist. Die Bestimmung der theoretischen Rußoberfläche liefert einen Anhaltspunkt für die ungefähr erforderliche Flüssigkeitsmenge.The excess liquid provided according to the invention results from the invention. Condition that the carbon black is completely without the formation of agglomerates Must be dispersed, each individual soot particle from a liquid film is surrounded. The determination of the theoretical soot surface provides an indication for the approximate amount of fluid required.
Da der Flüssigkeitsüberschuß auf mechanischem Wege unter Ausschluß therinischer Mittel, z. B einer Wärmeverdampfung, entfernt wird, kann auch die Umhüllung der einzelnen Rußteilchen während der Konzentrierung der Dispersion nicht zerstört werden.Since the excess liquid mechanically with the exclusion of therinischer means, z. B a heat evaporation is removed, also the wrapping of the individual carbon black particles during the concentration of the dispersion can not be destroyed.
Die Erfahrung hat gezeigt, daß, wenn die einzelnen Rußteilchen einmal in Dispersion gebracht und so der Einwirkung der Atmosphäre entzogen sind, sie nicht mehr dazu neigen, sich zu agglomerieren. Man kann dann die flüssige Phase sehr weitgehend auf mechanischem Wege abtrennen, wodurch das Volumen des zu lagernden Rußes stark herabgesetzt wird, ohne daß dabei die Gefahr besteht, daß eine spätere erneute Verdännung der Dispersion dadurch gestört wird. Es ermöglicht dies eine weitgehende Verbesserung der Flärbekraft im Fall von Farben und Tinten sowie der mechanischen Widerstandsfähigkeit bei Verwendung in Kautschukmischungen.Experience has shown that when the individual soot particles brought into dispersion and thus removed from the action of the atmosphere, they are not more tend to agglomerate. You can then use the liquid phase very largely separate mechanically, which increases the volume of the soot to be stored is reduced without the risk of subsequent renewed dilution the dispersion is thereby disturbed. This enables a great improvement the color strength in the case of paints and inks and the mechanical resistance when used in rubber compounds.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für die derzeitigen technischen Rußherstellungsverfahren und ermöglicht die Dispergierung beträchtlicher Mengen pro Zeiteinheit anfallenden Rußes.The method according to the invention is particularly suitable for the current ones technical carbon black production process and allows the dispersion to be considerable Amounts of soot produced per unit of time.
Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur kontinuierlichen Rußdispergierung.The drawing shows a schematic representation of an inventive Device for continuous soot dispersion.
In der Zeichnung bedeutet 21 einen üblichen Ofen zur Herstelluno, eines technischen Rußes, und zwar zur Herstellung von Ofenruß, Kanalruß und thermischem Ruß.In the drawing, 21 denotes a conventional oven for manufacturing, a technical carbon black, specifically for the production of furnace black, sewer black and thermal Soot.
Der Ofen 21 wird durch die Leitungen 22 bzw. 23 mit Luft und Kohlenwasserstoffen gespeist. Diese letzteren erfahren in dem Ofen 21 eine unvollständige Verbrennung. Der dabei erzeugte Ruß wird von den Verbrennungsgasen in einen Kühler 24, einen Abscheider 25 und Zyklone 26 mitgenommen.The furnace 21 is fed with air and hydrocarbons through the lines 22 and 23, respectively. The latter experience incomplete combustion in the furnace 21. The soot produced in the process is carried along by the combustion gases into a cooler 24, a separator 25 and cyclones 26.
Die abgekühlten Rußteilchen gelangen dann durch eine Leitung 27 parallel in mehrere Homogenis,atoren 31, die untereinander kaskadenartig verbunden sind. Der erste Homogenisator wird durch eine Leitung 32 mit der Dispersionsflüssigkeit gespeist.The cooled soot particles then pass through a line 27 in parallel into several homogenizers 31, which are connected to one another in a cascade manner. The first homogenizer is fed with the dispersion liquid through a line 32.
Die Homogenisatoren sind von an sich bekannter Bauart und enthalten koaxiale, rotierende Organe, die in entgegengesetzten Richtungen um die gleiche Achse rotieren; diesen Homogenisatoren führt man gleichzeitig die Rußteilchen und die Flüssigkeit zu, die beide entlang der Rotationsachse eintreten. Die Rußteilchen werden dabei durch Schleuderkräfte innig in der Flüssigkeit dispergiert.The homogenizers are of a known type and contain coaxial, rotating organs moving in opposite directions around the same Rotate axis; the soot particles and the homogenizers are carried out at the same time the liquid, both of which enter along the axis of rotation. The soot particles are intimately dispersed in the liquid by centrifugal forces.
Die Art der Dispersionsflüssigkeit bestimmt sich, wie bereits gesagt, durch die spätere Verwendung des Rußes, da diese Flüssigkeit einen Bestandteil des Endprodukts darstellt.The type of dispersion liquid is determined, as already said, by the later use of the soot, as this liquid is part of the The end product.
So verwendet man z. B. als Bindemittel für eine Färbeküpe ein Petrolöl. Als Dispersionsmittel für Ruß geeignete Weichmacher für Kautschuk sind Kiefernteer, ungesättigte aromatische Kohlenwasserstoffe, Stearinsäure (durch Wänne verflüssigt) und Ester, z. B. Butylphthalat.So one uses z. B. as a binder for a dye vat a petroleum oil. Suitable plasticizers for rubber as dispersants for carbon black are pine tar, unsaturated aromatic hydrocarbons, stearic acid (liquefied by hot water) and esters, e.g. B. butyl phthalate.
In dem beschriebenen Beispiel ist das Dispersionsmedium ein Weichmacher für Kautschuk, z. B. ein Petrelöl, das aus einer Mischung ungesättigter Kohlenwasserstoffe besteht. Der Weichmacher wird zweckmäßig erwärmt, um ihn flüssiger zu machen.In the example described, the dispersion medium is a plasticizer for rubber, e.g. B. a petroleum oil, which consists of a mixture of unsaturated hydrocarbons consists. The plasticizer is expediently heated in order to make it more fluid.
Die Ho.-inogenisatoren31 geben die flüssige Phase, einer an den anderen ab, wobei -in jeder Stufe durch die entsprechend verzweigte Leitung 27 Ruß zugegeben wird.The Ho.-inogenisatoren31 give off the liquid phase, one to the other, with carbon black being added in each stage through the appropriately branched line 27.
Der Weichmacher reichert sich somit fortschreitend an Ruß an. Die Zugabe von Ruß und Weichmacher in die Homogenisatoren 31 erfolgt kontinuierlich, ebenso wie die Abführung der gebildeten binären Mischung durch die Leitung 40.The plasticizer thus gradually accumulates in soot. The addition of carbon black and plasticizer into the homogenizers 31 takes place continuously, as does the discharge of the binary mixture formed through the line 40.
Das Gewichtsverhältnis von Flüssigkeit zu Ruß hängt in jeder Homogenisierungsstufe von der Feinheit des Rußes und dem Umhüllungsvermögen des Weichmachers ab. Wie bereits gesagt, liegt das Verhältnis zum Schluß zwischen 25 und 100. The weight ratio of liquid to carbon black in each homogenization stage depends on the fineness of the carbon black and the coating capacity of the plasticizer. As already said, the ratio in the end is between 25 and 100.
Die maximal erhältliche Rußkonzentration wird in jedem Fall experimentell innerhalb bestimmter Grenzen auf Grund des Auftretens erster Agglomerate ermittelt.The maximum obtainable soot concentration is in each case experimental determined within certain limits on the basis of the appearance of the first agglomerates.
In allen Fällen sind die relativen Verhältnisse von durchgesetzter Flüssigkeit zu Ruß so, daß die Rußkonzentration der flüssigen Phase beim Austritt aus den Dispergierungsstufen wesentlich geringer ist, als sie in dem Endprodukt gewünscht wird.In all cases the relative proportions are more prevalent Liquid to soot in such a way that the soot concentration of the liquid phase at the outlet from the dispersion stages is significantly less than it is in the end product it is asked for.
Die Einrichtung befindet sich gegenüber der Atmosphäre unter überdluck. Zur Vermeidung des Entweichens von Rußteilchen (infolge des von ihnen gebildeten Staubes) muß zwischen dem Rußherstellungsofen 21 bis zu den Dispergierungsstufen 31 eine völlig dichte Verbindung vorgesehen werden. Da der Ruß von den Verbrennungsgasen begleitet wird und die rotierenden Organe der Homogenisatoren eine Ansaugwirkung ausüben, werden die Rußteilchen bis zum Eintritt in die Homogenisatoren von den Verbrennungsgasen. begleitet und von diesen eingehüllt, d. b., die Verwendung der Homogenisatoren gewährleistet -eine besonders gute Einhaltung der Hauptbedingung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The facility is located opposite the atmosphere under überluck. In order to avoid the escape of soot particles (as a result of the dust formed by them), a completely tight connection must be provided between the soot production furnace 21 and the dispersion stages 31. Since the soot is accompanied by the combustion gases and the rotating elements of the homogenizers exert a suction effect, the soot particles are removed from the combustion gases until they enter the homogenizers. accompanied and enveloped by these, db, the use of the homogenizers ensures a particularly good compliance with the main condition of the method according to the invention.
Die Leitung 40 endet in eine, Schleuder 35, in welcher die Mischung aus Ruß und Weichmacher abgeschleudert wird. Der Weichmacher wird dann durch die Leitung 36 wieder in die Dispergierungsstufen zurückgeführt (vorzugsweise unter Durchlaufen einer nicht dargestellten Regenerierungsstufe).The line 40 ends in a spinner 35, in which the mixture of carbon black and plasticizer is spun off. The plasticizer is then returned to the dispersing stages through line 36 (preferably by passing through a regeneration stage, not shown).
Der aus der Schleuder 35 austretende Rest besteht aus einer Paste, die z. B. 50 Gewichtsprozent Weichmacher und 50 1/o Ruß enthält; diese Paste wird durch die Leitung 37 in automatische hydraulische Pressen 38 geschickt, die einen weiteren Teil des Weichmachers unter Erzielung praktisch fester Blöcke auspressen.The remainder emerging from the centrifuge 35 consists of a paste which, for. B. contains 50 percent by weight plasticizer and 50 1 / o carbon black; this paste is sent through line 37 to automatic hydraulic presses 38 which squeeze out a further part of the plasticizer to obtain practically solid blocks.
Dcr überschüssige Weichmacher wird ebenfalls durch die Leitung 36 in den Kreislauf zurückgeführL Beispiel Ein stündlicher Anfall von 150 kg Ofenruß (Typ HAF) wird in einem den ersten Homogenisator mit einer Geschwindigkeit von 67501 pro Stunde durchlaufenden Petrolöl dispergiert.The excess plasticizer is also fed back into the circuit through line 36. Example An hourly accumulation of 150 kg furnace soot (type HAF) is dispersed in a petroleum oil passing through the first homogenizer at a rate of 67501 per hour.
Nach dem Abschleudern der überschüssigen Flüssigkeit erhält man eine Mischung aus 150 kg Ruß und 150 kg Petrolöl. Diese Mischung wird in der Presse noch weiter konzentriert, so daß man pro Stunde 150 kg Ruß, dispergiert in 75 kg Petrolöl, erhält.After the excess liquid has been spun off, a mixture of 150 kg of carbon black and 150 kg of petroleum oil is obtained. This mixture is concentrated even further in the press so that 150 kg of carbon black, dispersed in 75 kg of petroleum oil, is obtained per hour.
Die Verwendung der erfindungsgemäß erhaltenen binären Produkte in der rußverarbeitenden Industrie ist sehr einfach und besonders anpassungsfähig. So kann man z. B. zur Herstellung einer 511/o Ruß und 950,10 Petrolöl enthaltenden Druckerfarbe zweckmäßig die aus der Schleuder 35 austretende Paste auf die gewünschte Konzentration verdünnen. Wichtig ist nur, daß das zur Verdünnung verwendete öl das gleiche ist wie dasjenige, in welchem der Ruß dispergiert wurde, oder aber damit verträglich ist.The use of the binary products obtained according to the invention in the carbon black processing industry is very simple and particularly adaptable. So you can z. B. to produce a printing ink containing 511 / o carbon black and 950.10 petroleum oil, it is advisable to dilute the paste emerging from the centrifuge 35 to the desired concentration. It is only important that the oil used for dilution is the same as that in which the carbon black was dispersed, or that it is compatible with it.
Besteht die Druckerfarbe aus einer Mischung von 2,511/o Ofenruß und 2,511/o Kanalruß mit 9011/o Bindemittel, so stellt man eine Mischung von Pasten her, in denen einmal der Kanalruß und einmal der Ofenruß dispergiert wurde. Da sämtliche. Rußteilchen in den erfindungsgemäßen Pasten von dem Dispersionsmittel umhüllt sind, ist für alle späteren Misch- oder Verdünnungsvorgänge keine weitere Zerkleinerung und kein großer Energieaufwand erforderlich.If the printing ink consists of a mixture of 2.511 / o furnace soot and 2.511 / o canal black with 9011 / o binder, a mixture of pastes is made in which once the sewer soot and once the furnace soot were dispersed. Since all. Soot particles in the pastes according to the invention are encased by the dispersant, is no further comminution for all subsequent mixing or dilution processes and no great expenditure of energy is required.
Das gleiche gilt für die aus der Filterpresse 38 austretenden Blöcke. Diese Blöcke eignen sich besonders zurHerstellungvon schwarzemKautschuk fürReifen, Schuhsohlen, Riemen, Gurte usw. In diesem Fall enthalten die biniren Mischungen einen sehr hohen Rußanteil, der 40 bis 100 Teile mit 5 bis 15 Teilen Weichmacher auf 100 Teile Gummi betragen kann. So kann z. B. eine für die Laufbahn von Reifen verwendete Zusammensetzung die folgenden Ruß- und Weichmachergehalte aufweisen: 45 Teile Ruß, 2 Teile Fichtenteer, 3 Teile Stearinsäure. Zur Erleichterung der Verarbeitung solcher Mischungen sieht die Erfindung auch die Verwendung unterschiedlich zusammengesetzter, jedoch Standardgehalte aufweisender Blöcke vor.The same applies to the blocks emerging from the filter press 38. These blocks are particularly suitable for the production of black rubber for tires, shoe soles, straps, belts, etc. In this case the binary mixtures contain a very high proportion of carbon black, which can be 40 to 100 parts with 5 to 15 parts of plasticizer per 100 parts of rubber. So z. B. a composition used for the running track of tires have the following carbon black and plasticizer contents: 45 parts carbon black, 2 parts spruce tar, 3 parts stearic acid. To facilitate the processing of such mixtures, the invention also provides for the use of blocks with different compositions but with standard contents.
So kann man in dem vorstehenden Beispiel die gewünschte Zusammensetzung dadurch erhalten, daß man eine bestimmte Menge eines aus in Fichtenteer dispergiertem Ruß und eines aus in Stearinsäure dispe.rgiertem Ruß bestehenden Blocks mischt.So in the above example you can get the desired composition obtained by adding a certain amount of a dispersed in spruce tar Carbon black and a block consisting of carbon black dispersed in stearic acid.
Ganz allgemein erfolgt die Einverleibung der Rußblöcke in den Kautschuk bei der Herstellung von Mischungen nach in der Kautschukindustrie Agemein üblichen Methoden und mit den üblichen Hilfsmitteln.In general, the carbon black blocks are incorporated into the rubber in the production of mixtures according to common methods used in the rubber industry Methods and with the usual tools.
Wenn die Zusammensetzung der Endmischung mehr Weichmacher verlangt, als er in den Rußblökken enthalten ist, oder noch ein anderer Weichmacher erforderlich wird, so verursacht die Zugabe einer zusätzlichen Weichmachermenge keinerlei Schwierigkeiten. In allen Fällen ist die zur Erzielung einer agglomeratfreien Mischung erforderliche Energie wesentlich verringert.If the composition of the final mix calls for more plasticizer, than it is contained in the soot blocks, or another plasticizer is required the addition of an additional amount of plasticizer does not cause any trouble. In all cases that is necessary to achieve an agglomerate-free mixture Energy significantly reduced.
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