[0001] Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen einbasiger Pulver.
[0002] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen einbasiger Pulver
mittels einer zweiwelligen Schneckenpresse, bei welchem lösemittelfeuchte Nitrozellulose
in eine Einzugszone der Schnekkenpresse eingegeben, in anschließenden Misch- und Knetzonen
der Schneckenpresse mit zugegebenem Lösemittel und ggf. weiteren Zuschlagsstoffen
gemischt und dabei gelatiniert und am Austragsende der Schneckenpresse in Strangform
extrudiert wird.
[0003] Bei der klassischen Herstellung einbasiger Pulver werden die Verfahrensschritte des
Mischens, Knetens und Formgebens in separaten Maschinen durchgeführt. Aus der DE-AS
28 25 567 ist ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von Explosivstoffgemischen
im weitesten Sinne unter Anwendung einer zweiwelligen Schneckenpresse bekannt, bei
welchem die in Einzugszonen der Schneckenpresse zugeführten Komponenten des Explosivstoffgemisches
in abwechselnd aufeinander folgenden Misch- und Knetzonen gemischt und geknetet werden,
um die Schneckenpresse am Austragsende als fertiges Explosivstoffgemisch unter Druck
zu verlassen. Die Misch-und Knetzonen werden durch Schnecken- und Knetelemente bestimmt,
au denen die beiden Misch- und Knetschnecken der Presse entsprechend der gewünschten
Konfiguration der Zonen zusammengesetzt sind. Zur Herstellung einbasiger Pulver aus
lösemittelfeuchter Nitrozellulose sind in der DE-AS 28 25 567 keine Einzelheiten offenbart.
Soweit bei den in der DE-AS 28 25 567 näher erläuterten Verfahrens-Varianten flüssige
Komponenten Verwendung finden, werden diese stets zusammen mit einer plastischen oder
pulverförmigen Komponente an einer gleichen Stelle in die Schneckenpresse eingegeben,
und zwar in einer Förderzone derselben, an die sich in Arbeitsrichtung eine Knetzone
anschließt.
[0004] Bei einer praktischen Erprobung des eingangsgenannten Verfahren hat sich herausgestellt,
daß eine dem bekannten Verfahren entsprechende, gemeinsame Zugabe der Nitrozellulose
und des Lösemittels zu unbefriedigenden _Ergebnissen führt. Auf Grund von Brückenbildung
der Nitrozellulose an der Einzugszone kommt es hierbei zu Stockungen und vollständiger
Unterbrechung der Nitrozellulose-Zufuhr. Andererseits ergeben sich ebenfalls Verstopfungen,
wenn die Nitrozellulose ohne vorangegangenen Lösemittel-Zusatz in die erste Knetzone
der Schneckenpresse gelangt.
[0005] Dementsprechend liegt der Erfindung als Aufgabe die Ausgestaltung des eingangs genannten
Verfahrens derart zugrunde, daß Verstopfungen der Schneckenpresse durch Nitrozellulose
vermieden werden.
[0006] Diese Aufgabe ist erfindungagemäß dadurch gelöst, daß das Lösemittel der Nitrozellulose
ausschließlicin einer an die offene Einzugszone anschließenden Mischzone zugegeben
wird.
[0007] Beim erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt also die Zugabe des Lösemittels, z.B. Alkohol,
getrennt von der Nitrozellulose, und zwar an einer Stelle der Schneckenpresse, die
in Arbeitsrichtung auf die ausschließ- .lich für die Zufuhr der Nitrozellulose verwendete
Einzugszone folgt. Hierbei ist die Auslegung der Schneckenpresse bzw. ihrer Misch-
und Knetschnecken so getroffen, daß das Lösemittel in einer Mischzone, also keiner
Knetzone, mit der bereits in der Schneckenpresse befindlichen Nitrozellulose zusammen
kommt und erst auf diese Mischzone die erste Knetzone der Schneckenpresse folgt.
[0008] Hierdurch ist einerseits gewährleistet, daß die Nitrozellulose ohne Brückenbildung
in die Schneckenprese eintritt und diese somit gleichförmig mit Nitrozellulose beaufschlagt
wird. Andererseits ist ebenfalls sicher gestellt, daß in der Schneckenpresse keine
Knetung von Nitrozellulose stattfindet, die nicht zuvor mit zusätzlich beigegebenem
Lösemittel vermischt wurde, wodurch ein zu Verstopfungen führendes Trockengehen der
Schneckenpresse mit Sicherheit vermieden ist. Insgesamt wird durch die Erfindung ein
unterbrechungsfreier und zudem so gleichmäßiger Verfahrensablauf erreicht, daß sich
ein hochwertiges Produkt ergibt, das von Qualitätsschwankungen praktisch frei ist.
[0009] In an sich bekannter Weise werden die Komponenten des herzustellenden Pulvers zweckmäßigerweise
dosiert zugegeben. Für das Lösemittel ist hierzu eine Dosierungpumpe zweckmäßig. Die
Eingabe der Nitrozellulose erfolgt vorteilhafterweise mittels einer Dosierschnecke.
Es hat sich gezeigt, daß sich die Vermeidung von Brückenbildung noch sicherer beherrschen
läßt, wenn die Nitrozellulose für eine Unterfütterung mindestens der Einzugszone der
Schneckenpresse dosiert wird, man also nicht mit einer vollständigen Füllung der Schneckenpresse
arbeitet.
[0010] Schließlich ist es im Sinne der Vermeidung von Verstopfungen sehr vorteilhaft, die
Nitrozellulose in eine besonders gestaltete, nämlich durch Schraubenelemente mit Kastenprofil
definierter Einzugszone einzugeben, in der auf Grund des gewählten Kastenprofiles
noch keine zielgerichtete Mischung stattfindet. Eine Mischung erfolgt dann vielmehr
erst in der anschließenden ersten Mischzone, in der das Lösemittel zugeführt wird.
Diese Mischzone, die dann anschließende erste Knetzone und die weiter in Arbeitsrichtung
abwechselnd aufeinander folgenden Misch- und Knetzonen sind bevorzugt in der an sich
aus DE-AS 28 25 567 bekannten Weise durch Schnecken- und Knetelemente im Zuge der
beiden Misch-und Knetschnecken definiert.
[0011] Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand einer
schematisch dargestellten Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum kontinuierlichen
Herstellen einbasiger Pulver näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine zweiwellige Schneckenpresse mit Zusatzaggregaten,
Figur 2 einen Längsschnitt eines Abschnittes der Schneckenpresse nach Figur 1, in
welchem die Einzugszone der Schneckenpresse liegt.
[0012] Gemäß den Figuren 1 und 2 umfaßt eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen
einbasiger Pulver als Hauptaggregat eine zweiwellige Schneckenpresse 1 einer im Prinzip
bekannten Bauart, bei der sich zwei nebeneinander liegende Misch- und Knetschnecken
2 (in den Figuren ist nur eine der beiden gezeigt) gleichsinnig in einem im Querschnitt
achtförmigen Schneckengehäuse 3 drehen, das zu Temnperierzwecken einen Doppelmantel
hat. Die beiden Misch- und Knetschnecken 2 sind in einer bestimmten, dem Herstellung-Verfahren
angepaßten Konfiguration aus Schraubenelementen 4 mit Kastenprofil, aus Schneckenelementen
5 mit gerundetem Profil und aus scheibenförmige Knetelementen 6 zusammengesetzt, .welche
auf zwei Schneckenwellen 7 aufgezogen sind. Über dem Anfangsabschnitt der Misch- und
Knetschnecken 2- weist das Schneckengehäuse 3 eine große Einfüllöffnung 8 auf. Am
Austragsende der Schneckenpresse ist das Schneckengehäuse stirnseitig durch eine in
Figur 1 nur schematisch angedeutete Matrizen-Anordnung 9 abgeschlossen.
[0013] Im Bereich der Einfüllöffnung 8 sitzen auf den Schneckenwellen 7 die Schraubenelemente
4 mit Kastenprofil. Sie definieren dort eine durch die Einfüllöffnung offene Einzugszone
E der Schneckenpresse. In Arbeitsrichtung unmittelbar anschließend an die Schraubenelemente
4 bzw. die Einzugszone E sitzen auf den Schneckenwellen Schneckenelemente 5, die dort
eine erste Mischzone Me der Schneckenpresse definieren. Hieran anschließend folgen
Knetelemente 6 auf den Schneckenwellen, die eine erste Knetzone Ke definieren. Hieran
schließen sich in abwechselnder Folge weitere, im Vergleich zu erster Mischzone Me
allerdings deutlich kürzere Mischzonen Mi und weitere Knetzonen Ki an, die durch Schneckenelemente
5 bzw. Knetelemente 6 definiert sind. Auf die letzte Knetzone folgt eine vergleichsweise
lange, ebenfalls durch Schneckenelemente 5 definierte Druckzone D, die bis vor die
Matritzen-Anordnung 9 reicht.
[0014] Der Einfüllöffnung 7 ist eine Dosiervorrichtung 10 für Nitrozellulose zugeordnet.
Diese umfaßt einen Aufgabetrichter 11, an den sich eine Dosierschnecke 12 anschließt,
welche ihrerseits in einen senkrechten, bis in die. Einfüllöffnung 7 reichenden Fallschacht
13 mündet.
[0015] Ferner ist eine Dosiervorrichtung 20 für Lösemittel vorgesehen, welche einen Vorratsbehälter
21 und eine daran angeschlossene Dosierpumpe 22 umfaßt. Eine von der Dosierpumpe wegführende
Leitung 23 endet im Bereich der ersten Mischzone Me im Inneren des Schneckengehäuses
3, und zwar vgl. Figur 2, ungefähr am Ende des ersten Drittels ihrer Längserstreckung
in Arbeitsrichtung.
[0016] Zur Herstellung von einbasigem Pulver wird der Aufgabetrichter 11 mit lösemittelfeuchter
Nitrozellulose beaufschlagt, z.B. mit sogenannter pressenverdrängter Nitrozellulose,
deren Wassergehalt in der Presse durch Lösemittel ersetzt wurde. Der Vorratsbehälter
21 wird mit Lösemittel, z.B. Aceton gefüllt. Aus dem Aufgabetrichter 11 wird die Nitrozellulose
mittels der Dosierschnecke 12 in dosierter Menge abgezogen und über den Fallschacht
13 in die Einzugszone E der Schneckenpresse eingegeben. Hierbei erfolgt die Dosierung
derart, daß die Schneckenpresse mindestens in der Einzugszone mit Unterfütterung arbeitet.
Die Schraubenelemente 4 im Bereich der Einzugszone E fördern die hereingefallene Nitrozellulose
zur anschließenden ersten Mischzone Me. In dieser wird der Nitrozellulose das mittels
der Dosierpumpe 22 kontinuierlich unter Druck zugeführte Lösemittel zugegeben und
mit der Nitrozellulose bei Förderung derselben in Axialrichtung vermischt. Dieses
nunmehr stark lösemittelfeuchte Gemisch gelangt in die erste Knetzone Ke wird dort
unter Scherbeanspruchung geknetet und wandert weiter durch die anschließenden Misch-
und Knetzonen Mi bzw. Ki dem Austragsende der Schneckenpresse zu, wobei eine Gelatinierung
des Gemisches erfolgt. Mittels der Schneckenelemente in der Druckzone D am Ende wird
das gelatinierte Gemisch durch die Matritzen-Anordnung 9 gepreßt, d.h. in Strangform
extrudiert. Die extrudierten Stränge können dann in bekannter Weise durch Schneiden,
Trocknen und ggf. Nachbearbeitung zum fertigen Pulver verarbeitet werden.
Beispiel:
[0017] Auf einer Vorrichtung gemäß obiger Beschreibung wurden 100 Kilogramm (Trockengewicht)
pressenverdrängter Nitrozellulose verarbeitet, die 32 Kilogramm Alkohol enthielt.
Der alkoholfeuchten Nitrozellulose wurden in der Schneckenpresse als Lösemittel 44
Kilogramm Aceton dosiert zugesetzt, wobei im Aceton 1 Gew.-% Stabilisatoren gelöst
waren. Die in der Schneckenpresse gelatinierte Nitrozellulose-Masse wurde durch eine
entsprechende Matrize in Form von 51 Strängen extrudiert, die jeweils einen Außendurchmesser
von 1 mm und ein Innendurchmesser von 0,2 mm hatten. Während der Verarbeitung mit
einer'Schneckendrehzahl von ca. 50 min
1 kam es nirgends in der Schneckenpresse zu einer Verstopfung oder einem Festsetzen
von Material. Die austretenden Stränge hatten eine gleichförmige Struktur und Dichte.
Nach dem wie üblich durchgeführten Trocknen, Schneiden und Oberflächenbehandeln der
Stränge ergab sich ein Endprodukt, das gegenüber einem solchen aus in klassischer
Weise hergestellten Strängen keinerlei nachteilige Eigenschaften zeigte.
1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen-einbasiger Pulver mittels einer zweiwelligen
Schneckenpresse, bei welchem lösemittelfeuchte Nitrozellulose in eine Einzugszone
der Schneckenpresse eingegeben, in anschließenden Misch- und Knetzonen der Schneckenpresse
mit zugegebenem Lösemittel und ggf. weiteren Zuschlagstoffen gemischt und dabei gelatiniert
und am Austragsende der Schneckenpresse in Strangform extrudiert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das Lösemittel der Nitrozellulose ausschließlich in einer an die offene Einzugszone
(E) anschließenden Mischzone (Me) zugegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösemittel mittels einer
Dosierpumpe (22) zugegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitrozellulose
mittels einer Dosierschnecke (12) eingegeben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitrozellulose für eine
Unterfütterung mindestens der Einzugszone (E) der Schneckenpresse (1) dosiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitrozellulose
in eine durch Schraubenelemente (4) mit Kastenprofil definierte Einzugszone (E) eingegeben
wird.