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Neuer Kohlenruss und Verfahren zur Herstellung desselben.
Die Erfindung bezieht sich auf einen neuen Kohlenruss und ein Verfahren zur Herstellung desselben. Die Erfindung betrifft einerseits ein neues Erzeugnis, das aus Russ in Form kugeliger Körper verhältnismässig hoher scheinbarer Dichte besteht, und anderseits ein neues Verfahren zur Herstellung derartiger Erzeugnisse bzw. zur Behandlung von handelsfähigem Russ in der Weise, dass er die gewünschten Eigenschaften erhält.
Bei der jetzt üblichen Art der Gewinnung von Russ, bei welcher der Russ an den Wandungen von Kanälen gewonnen wird, die in ein Absetzgefäss oder einen mit einem Rührwerk ausgestatteten Tank od. dgl. einmünden, hat der Russ eine scheinbare Dichte, die zwischen 48 und 112 gjdm3 liegt. Der in die Behälter eingeleitete Russ wird dort mittels umlaufender Schaufeln langsam umgerührt ; dadurch wird ein allmähliches Zusammenballen der kleinsten Russteilchen bewirkt und der Russ gleichzeitig von der mitgeführten Luft befreit.
Die Viskosität der Russmasse wächst mit zunehmender Zusammenballung ;
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gepackt, und es wird bei dieser, Verpackung eine Dichte erzielt, die im Handel unter dem Namen"ungepresst" bekannt ist und für gewöhnlich eine scheinbare Dichte von 240 m3 nicht übersehreitet. Eine weitereErhöhung der Dichte des Russes wird für gewöhnlich durch Brikettieren der gefüllten Säcke in kräftigen hydraulischen oder mechanischen Pressen erzielt ; hiebei wird im Höchstfall eine scheinbare Dichte von 430 bis 480 gödm3 erreicht.
Die oben geschilderten Verfahrensmassnahmen sind notwendig, um den leichten flockigen und sehr unbeständigen Kohlenruss in einen Zustand zu überführen, in dem er in einfacher und wirtschaftlicher Weise z. B. für Versandzwecke verpackt oder in eine für den Verbraucher geeignete Form gebracht werden kann. Es ist zwar bereits bekannt, Russ in der Form von im wesentlichen kugelförmigen Körnern in nassem Zustand unter Verwendung von Wasser und Benzin herzustellen, doch sind die auf diese Weise hergestellten Kohlenrusskörner sehr zerbrechlich, und ausserdem sind die Oberflächen dieser Körner aneinandergebunden, da sie klebrig und aneinanderhaftend sind.
Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, dass Russ in eine neue Zustandsform, d. h. in gleichmässige kugelförmige Körner von zäher Beschaffenheit und nichthaftender Oberfläche mit einer scheinbaren Dichte von mehr als 320 gjdm3, verwandelt werden kann, wenn die Russmasse zwischen festen Flächen einem aus vielen Richtungen wirkenden Druck unterworfen wird. Der auf diese Weise gewonnene neue Stoff (µ 14 Geschäftsordnung für das Patentamt) besitzt Vorteile von ganz erheblicher praktischer Bedeutung. Zunächst ist das neue Produkt nicht mehr staubförmig, da nahezu alle Russteilchen zu Körnern erheblicher Grösse und Dichte zusammengeballt werden.
Ferner verringert die nichthaftende Oberfläche dieser Körner die scheinbare Viskosität der Russmasse und ermöglicht es, den Russ entweder unter der Wirkung seines Eigengewichtes oder mittels eines Luftstromes durch Rohrleitungen zu fördern und ihn in Tankwagen transportieren und in grösseren Haufen lagern zu können. Abgesehen davon, dass das neue Erzeugnis mit grösserer Sauberkeit von dem Verbraucher verarbeitet werden kann, verteilt
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es sich, wenn es mit andern Zutaten vermischt wird, besser und vollkommener als der bisher bekannte im Handel erhältliche Russ.
Eine Ausführungsform des neuen Verfahrens besteht darin, den Russ eine hinreichend lange Zeit hindurch in einem Zustande kräftiger Durchwirbelung zu halten, so dass auf jedes Teilchen aus vielen Richtungen Drücke oder Stösse wirken. Handelsüblicher Russ kann beispielsweise in sandartige oder kugelförmige Körner dadurch verwandelt werden, dass er in einer Trommel derart behandelt wird, dass die erforderlichen Drücke durch die schlagartigen Stösse von Rührschaufeln, durch das Aufeinandertreffen zweier Russteilchen und durch das Auftreffen dieser Teilchen gegen die Trommelwandungen erzeugt werden.
Eine andere Möglichkeit, den angestrebten Erfolg zu erzielen, besteht darin, eine Ladung Kohlenruss in einer Kugelmühle zu behandeln. In diesem Falle werden die erforderlichen Drücke im wesentlichen durch das Aufeinandertreffen der einzelnen Teilchen erzielt, wenn sie auf der Oberfläche des hin und her gehenden Kugelmühlenteils herunterrollen und dabei übereinanderfallen.
In welcher Einrichtung die Behandlung des Russes auch erfolgt, seine Umwandlung in sandartige oder kugelförmige Körnchen wird beschleunigt, wenn der Ausgangsmasse eine gewisse Menge des bereits in seine endgültige Form überführten Kohlenrusses, also ein Zusatz von Kohlenruss in sandartiger oder körniger Form, beigefügt wird. Die Einfügung dieses einleitenden Vorganges in den Herstellungsprozess ist vor allen Dingen deswegen vorteilhaft, weil die Zeit, die zu einer vollständigen Zusammenballung und Umwandlung der Ausgangsmasse nötig ist, erheblich verringert wird. Unbedingt erforderlich ist diese Ergänzung des Verfahrens jedoch nicht.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung einer Ausführungform der Einrichtung hervor, die zur Durchführung des neuen Verfahrens gut geeignet ist.
Auf der Zeichnung ist. in Fig. 1 ein Längsschnitt und in Fig. 2 ein Querschnitt der Einrichtung veranschaulicht.
Die Einrichtung besteht aus einem waagerecht liegenden Behälter bzw. einer Trommel 10, die aus einer zylindrischen Wandung 10 und zwei mit dieser Wandung durch Flansche und Bolzen verbundenen Stirnwänden 12 und 16 besteht. Die Stirnwände ruhen auf flanschartigen Grundplatten und haben nach aussen ragende Ansätze 14 und 18, die als Lagerstellen für zwei konzentrische Wellen 22 und 26 dienen. Die innere Welle 22 ruht einerseits in dem an der linken Stirnwand 12 sitzenden Ansatz 14 und anderseits in Lagern eines Ständers 24. Das freie äussere Ende dieser Welle trägt eine Riemenscheibe 28.
Im Innern der Trommel sind auf der Welle eine Reihe von Schaufeln 30 befestigt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind sechs solcher Schaufeln vorgesehen, die im Abstand voneinander längs der Welle und um 600 zueinander versetzt angeordnet sind. Die Schaufeln 30 sind ferner wechselweise um ungefähr 45 zu ihrer Drehachse versetzt ; sie ragen nicht bis an die innere Wandung der Trommel 10, sondern enden schon vorher, so dass zwischen ihren äusseren Enden und der Trommelwandung ein freier Raum verbleibt. Bei einer Trommel von einem Durchmesser von ungefähr 35'6 cm beträgt der Abstand zwischen den Schaufelenden und der inneren Trommelwandung vorteilhaft ungefähr 1. 9 cm.
Ein gehöriger Zwischenraum ist deswegen von Bedeutung, weil dadurch verhindert wird, dass die Schaufeln durch den Kohlenruss hindurchstreichen, der an der inneren Trommelwandung anhaftet. Dies hätte nämlich zur Folge, dass die jeweils gebildeten kugelförmigen Körner wieder aufgeschnitten werden. Die sich dabei bildenden Schnittflächen sind klebrig und stören infolgedessen die Bildung sandartiger oder kugelförmiger Russkörner. Die Anordnung und Ausbildung der Schaufeln 30 ist von untergeordneter Bedeutung. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schaufeln wechselweise in entgegengesetzten Richtungen geneigt. Ein gutes Durchwirbeln und Umrühren des in der Trommel befindlichen Kohlenrusses ist aber auch bei jeder beliebigen andern Anordnung und Ausgestaltung der Schaufeln erzielbar.
Das rechte Ende der Welle 22 ragt durch eine kurze Wellenhülse 26 hindurch, an deren äusserem Ende eine Riemenscheibe 32 befestigt ist. Innerhalb der Trommel 10 trägt das innere Ende der Hohlwelle 26 einen schaufelartigen Rührarm 34. Dieser Rührarm ist an seinem linken Ende auf der Welle 22 gelagert ; er kann langsam in dem zwischen den Schaufelenden und der inneren Trommelwandung verbleibenden Zwischenraum gedreht werden. Die hohle Welle und der mit ihr verbundene Rührarm 34 werden mittels der Riemenscheibe 32 langsam in der gleichen Richtung gedreht wie die Schaufeln 30.
Zwischen dem Rührarm 34 und der Trommelwandung 10 verbleibt ein Zwischenraum. Der Rührarm 34 hat die Aufgabe, von der Trommelwandung den Russ zu entfernen, der sich auf dieser Wandung schichtförmig absetzt und bei Nichtvorhandensein des Rührarmes eine so dicke Schicht bilden würde, dass er in die Bahn der Schaufeln 30 hineinragt. Durch die geschilderte Anordnung wird das Aufschneiden der Russkörner durch die Schaufeln 30 fast vollständig vermieden. Soweit ein solches Aufschneiden bei der beschriebenen Einrichtung überhaupt erfolgt, ist es infolge der langsamen Bewegung des Rührarmes 34 auf ein Mindestmass herabgesetzt.
Beim Arbeiten mit der vorbeschriebenen Einrichtung wird die Trommel 10 ungefähr zur Hälfte mit handelsüblichem Kohlenruss oder, wie bereits erwähnt, mit einer Mischung aus Kohlenruss und einer kleinen Menge sandartiger oder kugelförmiger Russkörner gefüllt. Die Füllung und die Entleerung der Trommel kann durch ein Handloch erfolgen, das im oberen Teil der Trommel angeordnet und mittels
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eines Deckels 20 verschliessbar ist. Die beiden Wellen werden dann in Umlauf gesetzt. Bei einer kleinen Einrichtung, d. h. einer Trommel von etwa 35'6 cm im Durchmesser, beträgt die zur Durchwirbelung des Russes in der Trommel geeignete Umlaufgeschwindigkeit für die Welle 22 und die Schaufeln 30 etwa 440 Umdrehungen pro Minute.
Gleichzeitig wird der Rührarm 34 in der gleichen Bewegungsrichtung mit einer Geschwindigkeit von 16 bis 18 Umläufen pro Minute gedreht. Die Folge hievon ist, dass die Russladung umgerührt und in einen Zustand kräftiger Durchwirbelung versetzt wird, bei der die einzelnen Russteilchen Drücken aus den verschiedensten Richtungen dadurch ausgesetzt werden, dass sie mit andern Russteilchen zusammenstossen, auf die Schaufeln 30 und den Rührarm 34 treffen sowie gegen die Trommelwandungen geschleudert werden. Hiebei erfolgt ein Zusammenballen der Russteilehen, die zu kugelförmigen Körnern geformt werden. Die scheinbare Dichte des Russes kann im allgemeinen sehr rasch auf annähernd 480 glum3 gebracht werden. Bei dieser Dichte haben die Körner einen Durchmesser von etwa 0-06-0-07 mm.
Abgesehen davon, dass die Russkörner eine hohe Dichte sowie eine niehthaftende Oberfläche besitzen, haben sie eine verhältnismässig zähe Struktur. Bei Anwendung normalen Druckes können sie zwischen den Fingern nicht zerquetscht werden, was jedoch beim Aufpressen auf eine harte Fläche oder durch Reiben möglich wäre. Beim Reiben zwischen den Fingern werden die Kömernämlich Scherbeanspruchungen unterworfen.
Das neue Verfahren wird mit Erfolg bei mässigen Temperaturen durchgeführt. Die klebrigen Eigenschaften aufgeschnittener Russteilchen verschwinden nämlich mit zunehmender Temperatur. Da jedoch Kohlenruss bei einer Temperatur von etwa 250 C eine heftige Reaktion mit Sauerstoff eingeht, ist es wichtig, das Verfahren auf alle Fälle ausserhalb dieses Temperaturbereiches durchzuführen, da jeder oxydierende Einfluss diejenigen Eigenschaften des Russmaterials verändert und beeinträchtigt, die gerade bei der Gummi- und Druckfarbenherstellung erwünscht sind.
Ein anderer wichtiger Faktor, der Beachtung erfordert, ist der Druck, dem die Russmenge während des Zusammenballens unterworfen ist. Es ist zweckmässig, die Tiefe der Russfüllung zu begrenzen, so dass die am Boden liegenden Russteilchen keiner zu grossen Belastung ausgesetzt sind und die Schaufeln des Rührwerkes bei der Durchwirbelung der Russteilchen keinen zu grossen Widerstand zu überwinden haben.
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wendung einer Kugelmühle erzeugt werden, in der die Russmasse in einem ständigen Oberflächenfluss gehalten wird. Dies hat zur Folge, dass sich die übereinandergegossenen und sich übereinanderrollenden Russteilchen zusammenballen und infolge der ihnen aufgezwungenen Rollbewegungen kugelförmige Gestalt annehmen.
Beim Arbeiten mit einer Einrichtung grosser Abmessungen ist festgestellt worden, dass das Mass der erzeugten Durchwirbelung von ausschlaggebender Bedeutung ist. Ist die Durchwirbelung zu kräftig, d. h. wird ein Teilchen im Verhältnis zu seinem Nachbarteilchen zu rasch bewegt, insbesondere wenn sie gegenseitigen Drücken, Zentrifugalkräften oder andern mechanischen Einflüssen oder Einflüssen der Schwerkraft ausgesetzt sind, so wird eine gegenseitige Scherwirkung der einzelnen Russteilchen erzeugt, die ebenso störend ist wie die von den rasch umlaufenden Schaufeln oder den festen Wandungen auf die Russteilchen ausgeübte Scherwirkung. Die Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den in den einzelnen Zonen des Apparates befindlichen Russteilchen dürfen daher nicht zu gross werden.
Bei genauer Beachtung dieser Vorgänge und Einflüsse ist es möglich, einen Rührarm, wie er bei dem auf der Zeichnung veranschaulichten Gerät Anwendung findet, wegzulassen.
In der Beschreibung ist die Bezeichnung Kohlenruss in ihrem weitesten Sinne verwendet worden ; sie schliesst alle kohlenstoffartigen Materialien ein, die im Handel unter dem Namen Kohlenruss, Gasruss, Thermatomic, Lampenruss od. dgl. bekannt sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kohlenruss, dadurch gekennzeichnet, dass der Russ die Form kugelförmiger oder annähernd kugelförmiger Körner besitzt, die durch Stosswirkung im trockenen Zustand hergestellt werden, wobei diese Körner eine zähe Struktur und glatte nichthaftende Oberflächen haben.