DE2458998C2

DE2458998C2 - Process for the fine grinding of cellulose or its derivatives with ether groups

Info

Publication number: DE2458998C2
Application number: DE19742458998
Authority: DE
Inventors: Franz Dr. 6202 Wiesbaden-Biebrich; Steidl Dieter 6238 Hofheim; Müller Walter Dr. 6233 Kelkheim Eichenseer
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Filing date: 1974-12-13
Publication date: 1976-12-16

Description

des Mahlgutes. Überraschenderweise hat es sich gezeigt, daß nach dem erfindungsgemäßen Mahlverfahrea Pulver mit hoher innerer Oberfläche und speziellen Eigenschaften, z. B. guter Rieselfähigkeit und erhöhter Schüttdichte erhalten werden. Beispielsweise läßt sich wattige und gröbere Methylcellulose in gut rieseirähige Pulver von relativ hohem Schüttgewicht überführen, die sich sehr leicht dosieren und verpacken lassen. Dies läßt sich dadurch erklären, daß beim Vermählen auf den Schwingmühlen die innere Oberfläche eher erhalten bleibt als bei den üblichen Mahlverfahren und nur die freistehenden Kanten und Zacken der einzelnen Teilchen in größerem Maße entfernt werden als bei den üblichen Mahlverfahren.of the grist. Surprisingly, it has been shown that after the grinding process according to the invention a Powder with a high internal surface and special properties, e.g. B. good flowability and increased Bulk density can be obtained. For example, cotton wool and coarser methyl cellulose works well Transferring gigantic powders with a relatively high bulk density that are very easy to dose and pack leave. This can be explained by the fact that when grinding on the vibrating mills the inner Surface is more likely to be preserved than with the usual grinding process and only the free-standing edges and Serrations of the individual particles are removed to a greater extent than with the usual milling processes.

Wenn man von einem unverdichteten Ausgangsstoff mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 10 Gewichtsprozent ausgeht, kann nach einem Mahldurchgarig das Schüttgewicht des Mahlguts, beispielsweise auf den 1,4- bis 2,9-fachen Wert, erhöht werden. Geht man beispielsweise von einem unverdich- ao teten Ausgangsstoff mit einem Schüttgewicht von 120 bis 200, vorzugsweise 140 bis 170 g/l aus, kann man beispielsweise ein Mahlgut mit einem Schüttgewicht von 280 bis 350, vorzugsweise 290 bis 320 g/l erhalten. If you think of an uncompacted raw material with a moisture content of at least 10 percent by weight goes out, can be cooked through after one grinding the bulk density of the grist, for example 1.4 to 2.9 times the value, can be increased. Assuming, for example, an uncompacted starting material with a bulk density of 120 up to 200, preferably 140 to 170 g / l, you can, for example, a grist with a bulk density from 280 to 350, preferably 290 to 320 g / l obtained.

Dient aber andererseits sehr verdichtetes, grobes Granulat, das den Vorteil der Schnellöslichkeit in Wasser nicht hat, als Ausgangsstoff, so kann dieses Granulat durch Mahlungen auf der Schwingmühle in Pulver mit niedrigerem Schüttgewicht und höherer gewünschter innerer Oberfläche übergeführt werden. Geht man z. B. von einem verdichteten Granulat mit einem Schüttgewicht von 480 bis 520, vorzugsweise 490 bis 510 g/l aus, so kann man dieses in einem Mahldurchgang zu einem Produkt mit einem Schuttgewicht von 370 bis 450, vorzugsweise 390 bis 420 g/l vermählen. In diesem Falle ist die Differenz zwischen dem Schüttgewicht des Ausgangsstoffes und dem des Mahlgutes wesentlich geringer als bei unverdichtetem Ausgangsstoff, das Schüttgewicht bleibt vielmehr nahezu konstant. Das verdichtete Ausgangsmaterial kann z. B. durch Bearbeitung mittels Kneter unter Zusatz von Wasser und gegebenenfalls weiterer Vorbehandlung auf dem Extruder hergestellt werden.On the other hand, it is used as a very compacted, coarse granulate, which has the advantage of being rapidly soluble in Does not have water as a starting material, these granules can be converted into by grinding on the vibrating mill Powders with a lower bulk density and a higher desired inner surface can be transferred. If you go z. B. from a compacted granulate with a bulk density of 480 to 520, preferably 490 to 510 g / l, this can be converted into a product with a bulk weight in one grinding pass grind from 370 to 450, preferably 390 to 420 g / l. In this case the difference is between the bulk density of the starting material and that of the ground material is significantly lower than that of uncompacted Starting material, the bulk density rather remains almost constant. The compacted starting material can e.g. B. by processing using a kneader with the addition of water and optionally further pretreatment can be produced on the extruder.

Die Löslichkeit des Mahlguts ist von dem Schuttgewicht abhängig. Extrem feine Pulver mit hoher innerer Oberfläche werden überall dort gefordert, wo der Celluloseäther schnell benetzen und in Lösung gehen muß.The solubility of the grist depends on the weight of the debris dependent. Extremely fine powders with a high internal surface are required wherever the cellulose ether must quickly wet and dissolve.

Die erfindungsgemäß hergestellten feingemahlenen Produkte finden vielseitige Anwendung, insbesondere als Bindemittel in der Bauindustrie und für Heimwerker, beispielsweise als Zusatz zu Mörtel, Kies, Zement, Gips; als Tapetenkleister, in Form von Cellulose als Füllstoffe für Preßmassen, Kunststoffe, insbesondere für plastische und/oder dekorierte Kunststoffoberflächen. Vorzugsweise werden die erfindungsgemäß hergestellten Produkte, insbesondere die Celluloseäther, als Zusätze zu Putzmassen für das Baugewerbe, insbesondere für Maschinenputzmassen, die in der Regel aus anorganischen Bestandteilen und wenig Pulver aus Methylcellulose und/oder deren Mischäthern bestehen, eingesetzt. Die Putzmischungen müssen mit Wasser äußerst schnell benetzen, dürfen nicht klumpen und sollen das Wasser gleichmäßig binden, so daß im fertigen Putz Risse verhindert werden. Dies wird durch den Zusatz der Cellulose-Verbindungen erreicht.The finely ground products produced according to the invention have many uses, in particular as a binder in the construction industry and for do-it-yourselfers, for example as an additive to mortar, gravel, Cement, plaster; as wallpaper paste, in the form of cellulose as fillers for molding compounds, plastics, especially for plastic and / or decorated plastic surfaces. Preferably, according to the invention manufactured products, especially the cellulose ethers, as additives to plaster compounds for the Construction, especially for machine plasters, which are usually made of inorganic components and little powder made of methyl cellulose and / or their mixed ethers are used. The plaster mixes Must wet with water extremely quickly, must not clump and should keep the water evenly bind so that cracks are prevented in the finished plaster. This is due to the addition of the cellulose compounds achieved.

Examples

1. Wattige Methylhydroxyäthylcellulose mit einem Schüttgewicht von nur 150 g/l wird auf einer Schwingmühle bei Raumtemperatur und in Gegenwart von Luft bei einem Durchsatz von 20 kg/pro Stunde gemahlen. Man erhält ein Mahlgut mit folgender Zusammensetzung nach der Siebanalyse: < 100 μ 75%, 100 bis 125 μ 10%, 125 bis 200 μ 13% und 200 bis 300 μ 2%. Restwassergehalt 4,6"/O.1. Watty methyl hydroxyethyl cellulose with a bulk density of only 150 g / l is on a vibrating mill ground at room temperature and in the presence of air at a throughput of 20 kg / per hour. A grist is obtained with the following composition according to the sieve analysis: <100 μ 75%, 100 to 125 μ 10%, 125 to 200 μ 13% and 200 to 300 μ 2%. Residual water content 4.6 "/ O.

Das Schüttgewicht wurde auf 300 g/l angehoben, die innere Oberfläche beträgt 0,6 m²/g. Die Einheitlichkeit der Teilchengröße kann in bekannter Weise, nämlich durch Absieben und erneutes Aufgeben der Grobanteile hergestellt werden.The bulk density was increased to 300 g / l, the inner surface is 0.6 m ² / g. The uniformity of the particle size can be established in a known manner, namely by sieving and re-adding the coarse fractions.

Will man dagegen das gleiche Produkt mit einer Schlägermühle mahlen, so wird kein Pulver erhalten. Die Methylhydroxyäthylcellulose bleibt so wattig, daß eine Absiebung fast unmöglich ist. Die schlechte Rieielfähigkeit des Materials läßt eine Verarbeitung kaum zu.If, on the other hand, the same product is to be ground with a beater mill, no powder is obtained. The methyl hydroxyethyl cellulose remains so wad that sieving is almost impossible. The bad one Rieielbarkeit of the material hardly allows processing.

2. Vorverdichtetes Methylcelluiose-Granulat mit einem Schüttgewicht von 480 g/l und mit einem Anteil von 85 % Teilchen von >200μ und 5% Teilchen von > 500 μ wird auf einer Schwingmühle mit einem Durchsatz von 105 kg/pro Stunde zu Pulver gemahlen. Nach der Siebanalyse hat das Mahlgut folgende Verteilung der Teilchengröße: < 100 μ 76 «/ο, 100 bis 125 μ 11 »/ο, 125 bis 200 μ 10% und 200 bis 300 μ 3%. Das Schüttgewicht von 480 g/l wurde auf 405 g/l erniedrigt und die innere Oberfläche von <0,l mVg auf 0,2 m^!/g erhöht. Restwassergehalt 3,8 %.2. Pre-compressed methylcellulose granulate with a bulk density of 480 g / l and with a proportion of 85% particles of> 200μ and 5% particles of> 500μ is ground to powder on a vibrating mill with a throughput of 105 kg / per hour. According to the sieve analysis, the grist has the following particle size distribution: <100 μ 76 "/ ο, 100 to 125 μ 11" / ο, 125 to 200 μ 10% and 200 to 300 μ 3%. The bulk density of 480 g / l was reduced to 405 g / l and the inner surface from <0.1 mVg to 0.2 m ^! / g increased. Residual water content 3.8%.

3. Grob zerkleinerte Cellulose mit einem Schüttgewicht von etwa 40 g/l wird auf einer Schwingmühle so gemahlen, daß fließfähiges, feines Cellulosepulver erhalten wird. Das Cellulosepulver hat nach einem Mahldurchgang einen Feinanteil von 50% mit einer Korngröße von < 100 μ. Der Feinanteil kann durch Aussieben angereichert werden. Das Schüttgewicht des erhaltenen Cellulosepulvers beträgt 150 bis 180 g/l. Restwassergehalt 2,8%.3. Coarsely crushed cellulose with a bulk density of about 40 g / l is put on a vibrating mill ground so that flowable, fine cellulose powder is obtained. The cellulose powder has after a Grinding pass a fine fraction of 50% with a grain size of <100 μ. The fine fraction can go through Sieving are enriched. The bulk density of the cellulose powder obtained is 150 to 180 g / l. Residual water content 2.8%.

4. Carboxymethylcellulose mit einem Schüttgewicht von 440 g/l (Siebanalyse: > 1000 μ etwa 5%, 750 bis 1000 μ etwa 30%, 500 bis 750 μ etwa 45%>, 180 bis 500 μ etwa 50%, < 180 μ etwa 5%) wird auf der Schwingmühle mit einem Durchmesser von 140 kg/h bei Raumtemperatur in Gegenwart von Luft gemahlen. Nach einem Mahldurchgang erhält man ein Pulver mit folgender Kornve.teilung: >300μ etwa 4%, 180 bis 300 μ etwa 10%, 60 bis 180 μ 32%, < 60 μ 55%. Das Schüttgewicht wurde auf 530 g/l angehoben. Restwassergehalt 3,9%.4. Carboxymethyl cellulose with a bulk density of 440 g / l (sieve analysis: > 1000 μ about 5%, 750 to 1000 μ about 30%, 500 to 750 μ about 45%>, 180 to 500 μ about 50%, <180 μ about 5%) is on the vibrating mill with a diameter of Milled 140 kg / h at room temperature in the presence of air. After one pass of grinding, one obtains a powder with the following grain size:> 300μ about 4%, 180 to 300 μ about 10%, 60 to 180 μ 32%, <60 μ 55%. The bulk weight was on 530 g / l increased. Residual water content 3.9%.

Vergleichcomparison

Wenn man vom gleichen Granulat wie nach Beispiel 2 ausgeht, jedoch das Gut auf einer herkömmlichen Schlägermühle mahlt, wird für die Mahlung von Pulver gleicher Feinheit die dreifache Mahlenergie benötigt. Das Schüttgewicht bleibt mit 490 g/l Mahlgut fast konstant, und die innere Oberfläche von <0,l m*/g wird nicht meßbar verändert.If you start from the same granules as in Example 2, but the material on a conventional one For the grinding of powders of the same fineness, three times the grinding energy is required needed. The bulk density remains almost constant at 490 g / l grist, and the inner surface of <0.1 m * / g is not measurably changed.

Claims

Q alkyl cellulose with up to 2 carbon atoms in the alkyl and patent claims: "b * * u 3 carbon atoms in the hydroxyalkyl radical in the presence of or from in the starting material

1. Process for the fine grinding of cellulose externally supplied water and in the presence of or their demons with ether groups grinds on air until their maximum particle size. characterized, at least 100 μ and the residual moisture content 2 to 10 Gedaß Cellulose, alkyl, alkylhydroxyalkyl or percent by weight.

Carboxyalkyl cellulose with up to 2 carbon atoms The inventive method has the advantage

in the alkyl and up to 3 carbon atoms in the hydroxy that you can do without protective gas, in the presence alkyirest in the presence of air in the starting material, eliminating the risk of explosion located or externally supplied water and can work with high yield. It is there and in the presence of air necessary for so long that the millbase obtained has a certain until their particle size is at most 100 μ residual moisture from 2 to 10, preferably 5 to 8, and the residual moisture content contains 2 to 10 percent by weight.

cent. * 5 ^The grinding on the vibrating mill can thus

2. The method as claimed in claim 1, characterized in that cellulose ether is ground with a water content. It is expedient to start with a starting material, moisture content of 5 to 14 percent by weight, preferably cellulose ether. ^from 5 to 14, preferably 7 to 10 percent by weight

3. The method according to claim 1 or 2, characterized ao from to ensure processing reliability, characterized in that from a compacted Since generally only a single grinding pass starting material with a bulk density of 480 is required and since within the vibrating mill up to 520 g / l assumes that in ^e: nEM milling passage uses less air and therefore is not ground to a product with a bulk density of atmosphere above the ground material again and again 370-450 g / l. »5 water is withdrawn, comes what is to be processed

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in good on the vibrating mill with more moisture in characterized that one is from an uncompacted contact than after such conventional grinding processes, th starting material with a bulk density of which the material has been subjected to several grinding passes under -120 up to 200 g / l runs out, which is thrown through in a grinding process and dries out in the process. This drying out a product with a bulk density of 30 brings with it an increase in the risk of explosion from 280 to 350, preferably 290 to 320 g / l, which is avoided according to the invention.

will grind. In the method according to the invention you can

the residence time depending on the desired fine or

Gross proportions vary. However, you get a good one

35 Yield of z. B. at least 65 or at least 70 percent by weight of fines, e.g. B. such

It is known that various types of substances, in particular with a particle size of less than 100 μ, already exist other mineral substances, such as stones or cement, with a relatively short residence time and To comminute vibratory mills. a single grinding pass.

It is also known to use cellulose derivatives, e.g. B. 40 Suitable cellulose derivatives with ether groups are Cellulose ether, in ball mills or vibrating mills to, for example, methyl cellulose, methyl hydroxyethyl milling. Only cellulose, methylhydroxypropyl cellulose and ethyl cellulose derivatives can be used in vibrating mills be ground, which is made up of loose, ethyl hydroxyethyl cellulose or mixed ethers of the relatively high brittleness and therefore light cellulose and carboxymethyl cellulose. The cellulose grindability distinguish, e.g. B. Hydroxy ether can be used before or after the application of the ethyl cellulose. In the case of very fine grinding must be carried out using the method according to the invention, e.g. B. with glyoxal Protective gas, e.g. B. under liquid nitrogen, worked with acetal formation. This results in to prevent explosions. an enlargement of the molecule. As a result, the

In another milling process of cellulose dissolution rate decreased. The water is etherified to powder in rotating mills, which is not absorbed so quickly, and therefore there is a disadvantage that the required fine comminution of the lump of the particles during dissolution is avoided.
Grist only by means of several mill runs It was surprising that methylcellulose was also

is achieved. This is associated with an undesirably high amount of work and energy expenditure, which can also be tough and amorphous. In addition, the vibrating mill is so fine and sometimes with one grinding, the material is heated too high, dries out, can be ground in high yields,
at least partially decomposes and becomes electrically charged.

comfortably up. This easily leads to dust explosions. their frequencies and small amplitudes are set,

Based on the state of the art, there was a need to treat the material gently with general difficulty in being largely amorphous and not overheating. Accordingly is and tough organic raw materials in some 60 here also the thermal degradation - in contrast Device in an economical way and explosive to the known method with several grinding safety to comminute, passages - relatively low. Besides that

Surprisingly, it has now been found that the lower frequencies and small amplitudes result in a water-containing cellulose or its compounds that any derivatives with ether groups present in the material, hereinafter referred to as cellulose foreign bodies, do not cause sparks,
denotes loose ether, in particular methyl cellulose, the starting material can be

can grind on a vibrating mill by giving a more dense shape, depending on the desired Cellulose, alkyl, alkyl hydroxyalkyl or carboxy size of the inner surface and the bulk weight