NO117743B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av et sammenpresset svovelprodukt.

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av et sammenpresset svovelprodukt, særlig i form av svovelpellets, og mer spesielt angår den anvendelse av petrolatum som bindemiddel ved fremstilling av stabile, frittflytende svovelpellets.

Svovel, som vanligvis tilveiebringes i form av et

fint pulver, er vanskelig å håndtere da det ikke er frittflytende, og det har en tendens til å agglomerere i lagringstrakter og transportbånd som det må føres gjennom ved forskjellige be-handlingstrinn. Det danner også et fint støv i atmosfæren, hvilket representerer en alvorlig fare for eksplosjon og brann.<1>

Av disse og andre grunner er det gjort forsøk på å tilveiebringe svovel sammenpresset i form av små pellets av en eller annen type. Hoen av de tidligere kjente produkter har inneholdt forholdsvis store prosentdeler bindemiddel, som for eksempel hydro-karbonoljer, eller mindre mengder av kondisjoneringsmidler så som talk, trikalsiumfosfat osv., i et forsøk på å oppnå gode hånd-teringsegenskaper, og derved er produksjonsomkostningene øket vesentlig. Uheldigvis er ingen av de midler som hittil er kjent for behandling av svovel for å forbedre dets håndteringsegenskap-er, imidlertid helt egnet, og ingen av de kjente midler tilfredsstiller hver av de vesentlige faktorer ved fremstilling av et kommersielt akseptabelt, pelletisert svovclp ro dulet. De vesentlige faktorer omfatter de krav som stilles til svovelet for endelig bruk, så som dispergering i gummi-utgangsmaterialet, ingen skadelig innvirkning på gummiherdningsegenskapene, ikke flekk-dannende, ikke skadelig for egenskapene for den herdede gummi,

og dessuten må svovclproduktet oppfylle de krav som stilles til hensiktsmessig fremstilling og til det endelige produkt. Dessuten må bindemidlet være billig, fortrinnsvis omtrentlig samme pris som svovelutgangsmaterialet. Et av de krav som stilles til hensiktsmessig fremstilling, er at bindemidlet må ha et forholdsvis lavt smeltepunkt, fortrinnsvis under ca. 38°C,

mens det samtidig har en meget lav viskositetsindeks. Disse egenskaper er nødvendig for å rririimrilisere den energi som er nødvendig for å omdanne bindemiddelet til en egnet form for sammenblanding med svovelet, såvel som for å oppnå ønskede be-arbeidelsesegenskaper for den resulterende svovelbindemiddel-blanding. Pellet-hardhct, mengde av finstoffer tilstede, og partiktelstørrolsen på svovelet i pelleten, omfatter de viktigste krav som stilles til det pelletiserte svovelprodukt.

Foreliggende oppfinnelse er basert på den oppdagelse

at petrolatum er særlig godt egnet til anvendelse som bindemiddel for fremstilling av pelletisert svovel. Petrolatum,

som er en egenartet blanding inneholdende parafiniske såvel som olcfiniske hydrokarbonfraksjoner i en naturlig emulgert blanding, tilfredsstiller overraskende nok hver av de oven-

for angitte vesentlige faktorer for fremstilling av pelletisert svovel, innbefattet kravet om lav pris, mens forskjellige enkeltbestanddeler som petrolatum består av, i én eller flere henseende er utilfredsstillende.

Betegnelsen "petrolatum", som her anvnedt, betyr

en fall-fast, gelatinøs, amorf masse, som er ravfarvet til farveløs avhengig av grad og renhet, og den har en konsistens som varierer med temperaturen. Petrolatum omfatter hovedsakelig hydrokarboner fra metanserien, CjglL^opp tilC^Hgg, og av olefinserien, CjgH^g og høyere. Selv om petrolatum er en blanding som hovedsakelig inneholder de ovenfor angitte bestanddeler, er den ikke en enkel blanding. Hvis for eksempel parafinvoks blandes med hvit mineralolje, er det resulterende materiale ikke virkelig petrolatum, da det vil skille seg, og det har heller ikke fiberstrukturen til petrolatum. En permanent blanding krever tilstedeværelse av en komponent hvis stabiliserende virkning vil være den samme som for et emulgeringsmiddel ved fremstilling av en permanent olje-i-vann emulsjon. Da petrolatum er en myk, mikrokrystallinsk voks, defineres den ofte ved hjelp av de trekk som skiller den fra mikrokrystallinske vokser og parafinvokser.

Mikrokrystallinsk voks er en fast hydrokarbonblanding med mikrokrystallinsk struktur, som har en ASTM konsistens under 85 og en kinematisk viskositet ved 99°C over 5,75 centistoke. Petrolatum er en myk, mikrokrystallinsk voks med en ASTM-konsistens over 05. Parafinvoks er en fast hydrokarbonblanding med krystallinsk struktur, som har en kinematisk viskositet ved 99 C under 5,75 centistoke. Egenvekten for petrolatum varierer mellom 0,815 og 0,880 ved 60°C, og den har et smeltepunkt som kan variere mellom 38 og 60°C avhengig av graden.

Såkalt "naturlig petrolatum" kan fremstilles for eksempel ved fraksjonert destillasjon av destillasjonsrester fra dampdestillering av parafinbasert petroleum, eller fra dampreduserte, ravfarvede råoljer (oljer fra hvilke de lette fraksjoner er fjernet). "Kunstig petroatum" kan fremstilles for eksempel ved å blande tung petroleum-smøreolje med en parafinvoks med lavt smeltepunkt. Selv om det er åpenbart at petrolatum kan erholdes i en rekke forskjellige grader og renheter, foretrekkes "naturlig petrolatum" av relativt uren grad for anvendelse i henhold til oppfinnelsen.

I henhold til foreliggende fremgangsmåte blandes petrolatum, fortrinnsvis i flytende tilstand eventuelt i et oppløsningsmiddel, med findelt svovel i en egnet blandesone. Tilstrekkelig omrøring frembringes for å oppnå omhyggelig blanding av svovel og petrolatum. Efter sammenblandingen føres den resulterende svovel-petrolatum-blandtng gjennom en egnet sammenpresningssone for å danne et sammenpresset produkt med den ønskede størrelse og form. Fortrinnsvis dannes blandingen til pellets ved å bli ført gjennom en pelletiserings-anordning av kjent type, selv om det skal forståes at svovel-petrolatum-blandingen kan sammenpresses ved hjelp av andre kj.ente sammenpresningsanordninger, for eksempel ved hjelp av briketteringsanordninger såvel som valse-sammen-presnings-anordninger som er egnet for fremstilling av et ark av produktet, fulgt av en hensiktsmessig oppskjæring eller oppbrytning.

I henhold til én foretrukket utførelsesform føres svovel-petrolatum-blandingen gjennom en gjennomhullet plate for å danne en rekke lange tråder, fortrinnsvis sylindere, av ekstrudert materiale, som skjæres eller brytes opp til pellets med den ønskede lengde ved hjelp av passende midler. Mens usammenpresset, findelt svovel er støvdannende, har en tendens til å danne agglomerater og representerer både en eksplosjons-fare og en sunnhetsfare, er det funnet at sammenpresset svovel, og særlig pelletisert svovel fremstilt ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, er frittflytende og ikke-støvende,

har gode flyteegenskaper og håndterings egenskap er selv e.fter å

ha vært lagret i lang tid. Disse pellets dispergeres overraskende godt i gummi-råmaterialet, og bindemidlet forlike-

lig med både naturgummi og syntetisk gummi. Videre fra et økonomisk synspunkt, er det pelletiserte materiale meget økonomisk å anvende på grunn av den lave pris og den enkle behandling som oppnåes ved anvendelse,av rå petrolatum.

En alternativ utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, som er funnet å redusere fremstillingsomkostningene, særlig ved sammenpresning av findelt svovel med meget liten partikkelstørrélse, for eksempel 1 til 50 mikron, omfatter at petrolatum oppløses i et egnet oppløsningsmiddel, så som for eksempel metylenklorid, og derefter blandes den resulterende oppløsning med det findelte svovel i en egnet blandesone på

den ovenfor angitte måte. Efter at omhyggelig sammenblanding er oppnådd, reguleres blandingen for å oppnå passende ekstruderingskonsistens ved å la oppløsningsmiddel fordampe. Efter ekstrudering og pelletisering fjernes fortrinnsvis oppløsningsmiddelet, for eksempel ved lufttørring, og rej-sirkuleres for anvendelse på nytt. Selv meget fint svovjsl-materiale som har et meget stort overflateaxeal pr. voltpenhet,

kan sammenblandes med petrolatum og ekstruderes for fremstilling av pellets på en økonomisk praktisk måte i henhold til denne utførelsesf orm av oppfinnelsen,, Ved valg av et egnet oppløsningsmiddel må minst tre faktorer taes i betraktning.

Por det første må selvsagt oppløsningsmiddelet oppløse petrolatum tilfredsstillende, for det annet må det ha lavt kokepunkt slik at det lett kan fjernes fra produktet, og for det tredje, av særlig viktighet ved behandling av polymer svovel (dvs. amorf, uoppløselig svovel som anvendes i gummi-råmaterialer for å hindre svovel "bloom"), må oppløsningsmiddelet ikke oppløse det polymere svovel-eller tillate at det omkrystalliserer til den gummioppløselige, rombiske form. I tillegg til metylenklorid er det funnet at karbondisulfid, tilfredsstiller hvert av de krav som er angitt ovenfor. Det er åpenbart at det kan velges en rekke forskjellige oppløsningsmidler som tilfredsstiller de krav som er angitt ovenfor i overensstemmelse med oppfinnelsen.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er petrolatum et effektivt bindemiddel for sammenpressing av en rekke forskjellige grader av findelt svovel. Partikkelstørrelsesområdet for kommersielle grader av svovel varierer vanligvis mellom ca. 1 og 200 mikron. De grovere grader av malt svovel som er kjent som "gummimaker<1>s svovel", inneholder generelt høye prosentdeler av den gummioppløselige, krystallinske form for svovel, mens de mer finkornede og høyraffinerte grader av svovel, som for eksempel "svovelblomst", vanligvis inneholder en høyere prosentdel av det amorfe, gummiuoppløselige svovel. Den uoppløselige fraksjon av svovel forhindrer det fenomen

som innen gummiteknologien er kjent som "blooming" eller vandring av svovel til overflaten. Superraffinert svovel som har en vesentlig fraksjon av partikler i størrelsesområdet så lavt som 2 til 10 mikron og som har så mye som 90 $ > av svovelet i oppløselig form, for eksempel svovel som selges under handels-navnet "Crystex", kan likeledes med hell sammenpresses under anvendelse av ipetrolatum som bindemiddel. Den prosentvise mengde petrolatum soa er nødvendig for fremstilling av pelletisert svovel som tilfredsstiller de vesentlige faktorer eller krav som er angitt ovenfor, varierer over et stort område, avhengig hovedsakelig iv pariikkelstørrelsen av den findelte svovel.

Den prosentvise mengde petrolatum som er nødvendig, øker generelt cfter som partikkelstørrelsen av svovelen reduseres, dvs» eftersom overflateareal pr. volumenhet øker. Mens meget grov svovel, for eksempel 200 mikron, kan formes til tilfredsstillende pellets under anvendelse av så lite som 2 <?o petrolatum, krever meget fint svovel, for eksempel 2 til 10 mikron, så mye som 4-0 fo petrolatum for å oppnå tilfredsstillende pellets. Generelt, når et egnet oppløsningsmiddel anvendes som beskrevet ovenfor, kan imidlertid petrolatummengden reduseres vesentlig. Det er funnet for det formål å fremstille tilfredsstillende pellets av "gummimaker's svovel" som har en partikkelstørrelse mellom ca.

50 og 200 mikron, at mellom ca. 8 c/ o og ca. 15 $ basert på

vekten av den rå petrolatum, er nødvendig for å tilfredsstille de vesentlige krav som stilles til produkt og fremstilling. Pellets som inneholder mindre enn ca. 7»5 i° rå petrolatum,

ble funnet å dicpergere på utilfredsstillende måte i gumnirå-materialet. På den annen side ble det funnet at pellets som inneholder over 15 i» rå petrolatum, var for myke eller plastiske og agglomererte til klumper under lagring. Pellets inneholdende ca. 10 io petrolatum ble funnet å være meget tilfredsstillende i alle henseende.

De følgende eksempler skal tjene til å illustrere oppfinnelsen ytterligere.

<!>Eksempel 1

Findelt "gummimaker<1>s svovel" i en mengde på 360 g

ble innført i en Road blander. Partimkelstørrelsesområdet for svovelen er angitt som følger, med henvisning til U.S. standard mesh siktstørrelse: 100 <?» gjennom nr. 80, 99,5 # gjennom nr.

100, 90 til 95 gjennom nr. 200, og 90 gjennom nr. 325. Petrolatum i en mengde på 40 g ble oppvarmet til sitt smeltepunkt (35 til 38°C), og derefter langsomt sammenblandet med svovelen i blanderen. Den petrolatum som anvendes i dette eksempel, er tilgjengelig under navnet "Molol", som er naturlig petrolatum med de følgende karakteristika:

Blandingen ble sammenblandet i 20 minutter, hvorefter den ble ekstrudert til langstrakte sylindere. Ekstruderings-munnstykket inneholdt dyser med 3 mm diameter på senteret 6 mm fra hverandre. Ekstruderte sylindere av svovel-petrolatum-blandingen ble derefter anbragt i en glassflaske og valset på

en liten "trommelvalse" for laboratorieformål, for å gi pellet med omtrentlig sfærisk form. De således fremstilte pellet ble undersøkt og funnet å vøre frittflytende, ikke-støvendc, og dispergerbare i gummi-råmaterialer like godt som ikke-pelletiserte kontrollprøver av den samme svovel. Disse svovcl-pellets klumpet seg ikke sammen til en agglomerert masse efter å ha vært lagret under lagringsbetingelser son svarer til de man har ved lagring på palle av 22^ kg sekker.

Eksempel 2

Findelt svovel i en mengde på 400 g ble innført i en Read blander. Svovelen anvendt i dette eksempel inneholder ca.

90 f uoppløselig svovel og har en partikkelstørrelse som følger 100 f> gjennom nr. 80 mesh, 99,5 f> gjennom nr. 100 mesh, 95 f> gjennom nr. 200 mesh, og 80 f> gjennom nr. 325 mesh. Slik svovel er kommersiell tilgjengelig under navnet "Crystex". 100 g av en høygradpetrolatum med middels konsistens, for eksempel "Protopet 2A", ble oppløst i metylenklorid (100 g), og den resulterende oppløsning ble derefter gradvis satt til svovelen i blanderen. Efter omhyggelig sammenblanding ble det blandede

materialet regulert for å få en passende ekstruderingskonsistens ved å avdampe noe metylenklorid. Efter ekstrudering gjennom den gjennomhullede plate angitt i eksempel 1, ble sylinderene valset til pellet og fikk tørke i luft for å fjerne metylenkloridet

fullstendig. Det er funnet at den prosentvise mengde av petrolatum som er nødvendig for å oppnå tilfredsstillende sammenpresning av høygrad-svovel med meget liten partikkelstørrelse, for eksempel "Crystex", kan reduseres fra ca. 40 til ca. 25 f> ved å anvende metoden illustrert i dette eksempel.

Eksempel 3

Flere tusen kg pelletisert svovel er fremstilt til-

fredsstillende på følgende måte. Svovel og petrolatum som angitt i eksempel 1 ble blandet i en væske-tørrstoff-blander av sik-sak-

typen, fremstilt av Patterson-Kelley Co, Inc., ved a pumpe smeltet petrolatum ved.en temperatur på ca. 52°C inn i blandekammeret

inneholdende den findelte svovel. De relative svovel- og petrolatum-tilførselshastigheter Dit- regulert for å tilføre ca.

10 vektprosent petrolatum til svovelen som ble ført gjennom

blande:'cx. "- i-.- n resulterende svTrel-petrolatum-blanding ble tømt ut fra bland'Ten i en partikkel, torrelse på 20 til 80 mesh. Svovel-petrolatum-blandingen ble derefter ført inn i en pellet-

mølle, i dette eksempel "Super Pellet ACii, Model 501-D" laget av Sprout-Waldron Company. Blandingen ble ekstrudert for å danne pellets ved å bli ført gjennom et roterende, sylindrisk munn-

stykke (3 mm x 35 mm, 300 omdr. pr. minutt) i en mengde på 2540

kg pr. time.

Svovel—petrolatum-blandinger innehold .:id>- henholds-

vis 5 og l\ & petrolatum (efter vekt) ble også fremstilt på

den ovenfor beskrevne måte. Pellets inneholdende 5 iki* og 10 fa petrolatum ble underkastet en vanlig gummidispergerings- ;prøve (Pale Crepe Rubocr Method S-41). Pell< tene inneholdende;10 jé petrolatum var de eneste sor: oppviste tilfr-c;..villende;dispergering i gummi. Pelletene iim« *•->•:! tiende 1o /- ;>'.-trolatum forblir adskilte, lc-ttf latende or. ikkc-c tøv endr- eiter lagring i selde i lengere tid.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et sammenpresset svovelprodukt, karakterisert ved at findelt svovel og en sammenbindende mengde petrolatum, eventuelt i et oppløsningsmiddel, føres sammen, nevnte materiale sammen blandes i en egnet blandingssone, og derefter sammenpresses den resulterende svovel-petrolatum-blanding for å gi adskilte, ikke-støvende og lettflytende partikler.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at petrolatum innføres i flytende tilstand.

3« Fremgangsmåte som angitt i krav 1 og 2, karakterisert ved at det som oppløsningsmiddel anvendes metylenklorid.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 og 2, karakterisert ved at det som oppløsningsmiddel anvendes karbondisulfid.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 til 4, karakterisert ved at pelletene dannes på i og for seg kjent måte ved ekstrudering av nevnte blanding gjennom en sone som er gjennomhullet, for å danne et flertall av lange tråder, og trådene kuttes opp for å fremstille pellets med den ønskede lengde.