-
Vorrichtung zur Umwandlung von Alkalicellulose in Viskose Es ist bekannt,
daß bei der Herstellung der künstlichen Seide die Allcalicellulose zwecks Umwandlung
in Viskose in pulverisiertem "Zustande zuerst einer starken Sulfurierung unterworfen
wird, wodurch sie sich in Xanthat umwandelt, und dann, wenn sie gut sulfuriert ist,
mit einer reichlichen Menge kaustischer Soda behandelt wird, in welcher sich das
lantliat unter Umwandlung in Viskose auflöst.
-
Zum guten Gelingen dieses Verfahrens ist es stets notwendig, daß die
Sulfurierung vollkominen ist; denn mir unter dieser Bedingung kann die Auflösung
in der kaustischen Soda und die wirksame Umwandlung in Viskose stattfinden, während
die@nicht vollkommen sulfurierten Teile unlöslich bleiben und zu einem wertlosen
Produkt führen. Es ist also erforderlich, daß besonders während der Sulfurierung
die Masse in allen ihren Teilen behandelt wird; darum - ist es notwendig: erstens,
daß die Masse möglichst zerkleinert wird, und zweitens, daß kein Teil der hasse
vernachlässigt oder unbehandelt bleibt. Außerdem ist es erforderlich. und zwar,
um die Kosten des Produktes auf das Geringste zu verkleinern, daß das Verfahren
sich mit der möglichst größten Schnelligkeit vollzieht, was ebenfalls erfordert,
daß die Masse fein zerkleinert wird; denn wie es wohl bekannt ist, @-ollzielien
sich die chemischen Reaktinnen uin so gründlicher und schneller, je besser unterteilt
die Reagenzien sind. Andererseits aber besteht die Tatsache, daß -die All:alicellulose
gelatinös ist und die Masse, je weiter die Sulfurierung vorwärts schreitet, immer
mehr teigig und viskos wird, d. h. derart, daß sie sich immer stärker der Zerreibung
und der Mischung widersetzt.
-
Prüft man die zahlreichen, bisher für diese Arbeit erfundenen Vorrichtungen,
so muß man feststellen, daß trotz der Anwendung verschiedener Mittel bisher das
Ziel nicht vollkommen erreicht ist, und zwar deswegen. weil man bisher nicht genügend
der besonderen Natur des behandelten Stoffes Rechnung getragen und keine diesem
Stoff angepaBten Mittel vorgesehen hat, d. h. Mittel von positiver Wirksamkeit.
So sind beispielsweise Svsteme mit rotierenden Fässern in Anwendung, in welchen
harte Körper (Metallkugeln) frei arbeiten, so daß diese einfach durch ihr Eigengewicht
in die Masse eindringen und die nicht verarbeiteten Kügelchen zermalmen und zerreiben
sollen. Diese Wirkung ist nicht zwangsläufig, sondern dem Zufall überlassen. Die
Wirkung beruht auf einem Unterschied des spezifischen Gewichtes. Es ergibt sich
eine zweifelhafte Homogenität der Masse und ein großer Zeitverlust. , Bei einer
anderen bekannten Vorrichtung besitzt der in diesem Fall feste Behälter am
Boden
rotierende Messer, welche die Masse zerschneiden, und darüber eine Schraube mit
vertikaler Achse, welche sich mit dem Niveau der Masse hebt und die Masse ständig
gegen die Messer stoßen und so eine Zirkulation hervorrufen soll. Auch in diesem
Fall sind die Mittel ungenügend und nicht rationell; denn einerseits haben die Schneidorgane
eine sehr langsame Bewegung (wie es nicht anders sein kann, da sie ganz in die Masse
eingetaucht sind) und zerschneiden die Masse in Stücke großer Abmessungen, so daß
keine wirksame Zerreibung entsteht, andererseits vergißt man, daß, wenn eine teigige
und viskose Masse auf einem langen Wege der Wirkung folgen soll, die ihr eine Schraube
an einem ihrer Punkte verleiht, in dieser :'Masse durch die Kohäsion eine starke
Belastungswirkung entsteht. Dasselbe trifft ungefähr ausnahmslos für alle vorhandenen
Vorrichtungen zu.
-
Das gilt aber nicht nur für die Behandlung der Alkalicellulose, sondern
auch für viele andere ähnliche Fälle der technischen Chemie, wo es sich darum handelt,
teigige und viskose Massen zu behandeln.
-
Außerdem werden im allgemeinen, und im besonderen wegen des zweifelhaften
Resultates der Sulfurierung, die beiden Arbeiten der Sulfurierung und der Kaustizierung
in zwei verschiedenen Behältern vorgenommen mit einem großen Aufwand von Anlagemitteln,
Handarbeit, Zeit und schließlich Geld.
-
Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Vorrichtung, welche ,die
erwähnten Nachteile vollständig vermeidet, d. h. welche mit großer Schnelligkeit
eine Unterteilung in sehr kleine Stücke und ein vollkommenes Gemisch der Masse hervorruft,
wodurch eine vollständige Durchführung der chemischen Reaktion und eine praktisch
vollkommene Homogenität des Produktes gesichert wird.
-
Auf der Zeichnung ist in Fig. i eine Ausführungsform der Maschine
in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, dargestellt. ` Fig. - zeigt eine Stirnansicht,
teilweise im Schnitt.
-
Was die Zerfaserung der Alkalicellulose anbetrifft, so werden flache
Schaufeln benutzt, die fast vollständig außerhalb der Masse arbeiten und die unter
sehr schneller Drehung mit ihrer Spitze auf die Oberfläche der Masse auftreffen,
so daß sie bei jedem Schlage ein Stück abreißen und wegschleudern. Infolge der Geschwindigkeit,
der Anzahl und der geringen Breite der Schaufeln sind die Massenstückchen sehr zahlreich
und von sehr kleinem Umfang. So wird die gewünschte Unterteilung der Masse herbeigeführt.
Die Eigenart dieses Arbeitsverfahrens liegt darin, daß, obwohl es sich um eine faserige
Masse handelt, Organe von großer Geschwindigkeit angewendet werden können, die allein
in der Lage sind, eine sehr starke Unterteilung herbeiführen zu können. Das wird
einfach dadurch erreicht, daß sich die Organe fast vollständig außerhalb der teigigen
Masse befinden.
-
Was nun den Mischumlauf der Masse betrifft, welcher zur Herbeiführung
der Homogenität der Masse hinzukommen muß, um die Masse nacheinander der Wirkung
der Zerreibungsschaufeln zuzuführen, werden schraubenförmige Schaufeln langsamer
Bewegung benutzt. Diesen Schaufeln ist die Form des Behälters angepaßt, derart,
daß jeder tote Punkt vermieden ist und alle Teile der Masse gezwungen sind, sich
der Wirkung der Mischschrauben zu unterziehen, so daß kein Teil vernachlässigt bleibt.
-
Zu diesem Zweck besitzt der Behälter (und darin liegt ein wesentliches
Kennzeichen der Erfindung) Ausbauchungen, die sich der Bahn der Schrauben anpassen,
die die ganze Umfläche des Behälters abschaben; außerdem sind zwischen den Schrauben
Kämme geeineten Profils vorgesehen, so daß auch seitlich' der Schrauben kein toter
Punkt vorhanden ist, in welchem die Masse zur Ruhe kommen könnte.
-
Außerdem ist dafür Sorge getragen, daß die Reibschaufeln und -die
Mischschrauben umgekehrte Bewegungsrichtung erhalten können.
-
Bei der auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsform sind die theoretischen
Bedingungen wie folgt in die Praxis übersetzt: Im Innern eines horizontalen Behälters
A, dessen eigenartige Form weiter unten beschrieben wird, sind folgende Teile angeordnet:
Eine Anzahl unterer Schrauben B mit ziemlich breiten und stark geneigten Flügeln
auf der Welle b und zwei Serien von oberen Schaufeln C und C' mit ebenen und geradlinig
gerichteten Flügeln, die sehr schmal sind, auf den Wellen c und c'. Die oberen Schaufeln
dringen teilweise in die freien Zwischenräume .zwischen den unteren Schrauben ein.
Der Drehungssinn der oberen Wellen c und c' und der dazugehörigen Schaufeln ist`
entgegengesetzt zur Drehrichtung der unteren Wellen Ihre Drehgeschwindigkeit ist
ungefähr vierbis fünfmal größer als die Drehgeschwindigkeit der Welle
b. Die Welle b erhält ihren Antrieb von dem Zahnrad bl, das an dem
einen Ende der Wellen aufgekeilt ist und mit dem an der Antriebsscheibe D befestigten
Zahnrad d kämmt. Die oberen Wellen c und c' erhalten ihre Drehung von dem Zahnrad
bi aus vermittels Zahntriebe cl. und e,',
die an dem entsprechenden Ende der
`'Fellen
aufgekeilt sind und mit dem Rad bi kämmen. Natürlich können
auch andere Getriebe zur Übertragung der Bewegung verwendet werden. Es können auch
Mittel zur Änderung der Drehgeschwindigkeit während des Fortschreitens des Verfahrens
in Frage kommen, um den Belastungsschwankungen Rechnung zti tragen, die sich aus
den durch die fortschreitende Reaktion veränderten Eigenschaften ergeben.
-
Zur Ausschaltung der toten Stellen rat der Behälter A eine Ausgestaltung
mit drei Ausbauchungen, die sich den drei Bahnen der drei Schaufelserien anpassen:
eine untere Ausbauchung, die etwa zur Hälfte dein Umfang der unteren Schrauben B
folgt, und -zwei seitliche Ausbauchungen, die seitlich etwa zur Hälfte dem Umfange
der oberen Schaufeln C und C folgen. Die Schaufeln schaben also die ganze
Umfläche des Behälters ab. In den Räumen, die die Schaufeln nicht berühren, also
in den Räumen zwischen benachbarten Schaufeln, welche die Arbeitszonen jeder Schaufel
begrenzen, sind hohle Kämme E, E' vorgesehen, die an den beiden Seiten des Behälters
entsprechend jeder unteren Schraube ansteigen und sich nach oben hin zwischen die
obere Schaufel einschieben.
-
Diese Kämme rufen eine gewisse Unterteilung in Kammern lediglich nach
den oberen für die Unterteilung (Zerreibung j bestimmten Schaufeln hin hervor. Zwischen
den unteren Schrauben, die die i\Tischung hervorzurufen haben, ist kein Teil dieser
Kämme vorhanden, denn sie würden den Umlauf und die -Mischung der -lasse hindern.
Um das Entstehen von toten Räumen zwischen den unteren Schrauben zu vermeiden, ist
ein anderes Hilfsmittel benutzt, und zwar sind diese Schrauben verschieden geneigt,
nämlich entgegengesetzt, so daß dadurch zwischen benachbarten Schrauben Unterdrucke
und überdrucke entstehen, die den Übergang der Masse von einer Schraube zur anderen
sichern. Aus dem Gesagten ergibt sich, daß die untere Schraube infolge ihrer Form
und dank der besonderen Ausgestaltung des Behälters und infolge der Anbringung der
Kämme E und E' kontinuierlich den oberen Zerreibungsschaufeln die Masse wieder zuführt,
die von diesen Schaufeln in kleinen Stücken an die Wandungen geschleudert wird.
-
Nach Beendigung der Sulfurierung, also wenn man zu der zweiten Stufe
des Verfahrens, der Kaustizierung, kommt, ändert sich die Aufgabe der Maschine,
indem diese dann einfach als Mischmaschine arbeitet. Infolge der Hinzufügung der
kaustischen Lösung werden dann die oberen Schaufeln allmählich in die Masse eingetaucht
in dem Maße, wie das Niveau steigt, aber ohne Vermehrung der Füllung: die -Masse
wird vielmehr immer flüssiger.
-
So ist jetzt eine dreifache Serie von -Mischschaufeln in Wirkung,
welche durch ihre Vielfältigkeit, durch ihre verschiedene Raumdurchdringung und
durch die Verschiedenheit des Richtungssinnes und der Geschwindigkeit ihrer Umdrehung
in Verbindung mit dem Fehlen jeder toten Ecke in der Masse eine vollkommene Durchmischung
hervorrufen und demgemäß eine vollständige Homogenität. Da die Schaufeln C und
C eben sind, während- die Schrauben B schräg sind, so ist die Arbeitsweise
der beiden Schaufelarten verschieden, so daß Wirbelungen und Rückströmungen in der
Flüssigkeit entstehen, die für die gewünschte Umschichtung der Masse sehr günstig
sind.
-
In manchen Fällen kann die Maschine auch einfach allein als Mischmaschine
benutzt werden, wenn .die Geschwindigkeit der Schaufeln in passender Weise -eingestellt
ist.
-
Im oberen Teil des Gehäuses ist ein mit Sieblöchern versehenes Rohr
F vorgesehen, welches die Reaktionsmittel auf die zu behandelnde Masse in feinen
Strahlen verteilt, und zwar zuerst das Stilfurierungsinittel und dann die Lösung
kaustischer Soda. "Z ocli weiter oben ist ein anderes Rohr G angeordnet, welches
außen an einen Sauger angeschlossen ist zum Zwecke, die sich bei der Reaktion entwickelnden
Gase abzuführen.
-
Die zu behandelnde C ellulose wird in die Maschine durch ein Mannloch
H eingeführt, das durch einen Deckel 1i erschlossen ist und sich an höchster Stelle
des Behälters befindet. Die erzeugte Viskose wird am Boden durch ein Rohr I entnommen.
-
Um das Warmwerden der behandelten Masse zu vermeiden, ist der Behälter
doppelwandig ausgeführt, und in den Zwischenräumen sowie in den Taschen E und E'
läuft ein Kühlmittel um.
-
Da die Zerreibungswirkung und die Mischwirkung je verschiedenen Organen
anvertraut ist, die sich beide für ihren Zweck und für die Art der behandelten -Masse
eignen, so ist das Ergebnis unter allen Verhältnissen ein vollkommenes und ein sehr
schnelles. Außerdem sind die Wirkungen bestimmte und in ihrer Stärke regelbar, auch
während der Abwicklung des Verfahrens, was sehr günstig angesichts der physischen
und chemischen Eigenschaften der behandelten Substanzen ist.
-
Weil die Sulfurierung mit Sicherheit eine vollkommene ist, braucht
keine Zwischenkontrolle stattzufinden; die Arbeit der Maschine kann also eine an
sich fortlaufende sein für beide Phasen des Verfahrens mit allen sich daraus ergebenden,
insbesondere wirtschaftlichen Vorteilen.