Für die Vermahlung bzw. gleichzeitige Mahlung und Trocknung von Zellulose-Derivaten werden Luftwirbelmühlen vom Typ ULTRA-ROTOR seit vielen Jahren erfolgreich eingesetzt. Luftwirbelmühlen dieser Art sind beispielsweise aus der EP-A-226 900 sowie aus der Broschüre "Grinding and Drying Plant" der Altenburger Maschinen KG Jäckering & Co. bekannt.

Zellulose wird üblicherweise in Reaktoren hergestellt und modifiziert und kommt dann als nasse Zellulose-Pulpe in den nächsten Verfahrensschritt.

Hier wurde früher die Zellulose mit konventionellen Methoden getrocknet und anschließend oder vorher auf Kugelmühlen mit hohem Aufwand zerkleinert.

Auch andere Verfahrenstechniken wurden eingesetzt.

In den letzten Jahren wurden mehr und mehr Mahltrocknungsanlagen vom Typ ULTRA-ROTOR für die gleichzeitige Mahlung und Trocknung von Zellulose, insbesondere Methyl-Zellulose (MC) eingesetzt.

Hierbei erreichte man in einem Arbeitsschritt ein rieselfähiges Pulver von Methyl-Zellulose.

Neben anderen wichtigen Eigenschaften (z.B. Korngröße, Restfeuchte, Rieselfähigkeit) war immer wieder das Schüttgewicht der Zellulose von großer Bedeutung.

Üblicherweise erreichte man Schüttgewichte zwischen 200 und 300 g pro Liter.

Bestimmte Anwender suchten jedoch immer nach Wegen, ein höheres Schüttgewicht für die Zellulose zu erreichen.

Bisher wurde Heißluft in den ULTRA-ROTOR gefördert und das Produkt wurde in den Heißluftstrom dosiert und gleichzeitig gemahlen und getrocknet, wie viele andere Produkte.

Zur Lösung der Aufgabe das Schüttgewicht zu erhöhen, wurde folgendes Verfahren entwickelt:

Die Zellulose wird im nassen Zustand, Feuchtigkeitsgehalt typischerweise 60 - 70%, jedoch auch 80% sind möglich und mehr, als nasses Produkt in einen Kaltluftstrom in den ULTRA-ROTOR gefördert.

In den unteren Mahlzonen wird das Produkt dann als nasses Produkt kalt (kalt = Umgebungsluft oder gekühlte Luft, z.B. mit Stickstoff oder CO2 gekühlt) feingemahlen. Während der Mahlphase sollte erreicht werden, daß zumindest die Umgebungstemperatur nicht überschritten wird. Die Heißluft wird erst in den oberen Mahlzonen zugeführt, und das Produkt dort dann getrocknet.

Durch diese Verfahrensmaßnahmen erreicht man Schüttgewichte, die deutlich über den bisher erreichten Schüttgewichten liegen und zwischen 300 und 500 oder sogar mehr Gramm pro Liter liegen.

Zusätzlich kann im unteren Bereich des Rotors Wasser eingedüst werden. Hiermit wird das Schüttgewicht weiter gesteigert. Durch die Wassereindüsung wird erreicht, daß das Produkt während der Mahlphase ausreichend feucht und kühl bleibt.

Das erzielte höhere Schüttgewicht ist von enormer kommerzieller und technischer Bedeutung.

Sowohl feine Zellulosen, Korngröße 63 bis 150 my, als auch gröbere, eher für den Konsumbereich bestimmte Zellulosen, Korngröße 200 bis 800 my, können so gemahlen und getrocknet werden bei hohem Schüttgewicht.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand der Figuren 1 bis 3 erläutert werden, die jeweils stark schematisch eine Luftwirbelmühle 1 mit ihrem Antriebsmotor 2 zeigen. Das zu mahlende und/oder zu trocknende Produkt durchsetzt solche Mühlen 1 üblicherweise von unten nach oben. Wegen der hohen Strömungsgeschwindigkeiten beträgt die Aufenthaltsdauer des Produkts in der Mühle nur wenige Sekunden (z.B. 1 bis 2 Sekunden).

Figur 1 zeigt eine Luftwirbelmühle nach dem Stand der Technik. Unterhalb der unteren Mahlstufe (Mahlstufen sind nur in Figur 3 dargestellt) befindet sich ihr Einlaß 3. Das Produkt verläßt die Mühle durch den oberhalb der Mahlstufen befindlichen Auslaß 4. An diesem Auslaß 4 schließen sich nur in Figur 3 dargestellte Einrichtungen an, üblicherweise Zyklone, die der Trennung des Produkts vom Luftstrom dienen.

Auch die Mahlung und Trocknung von Zellulose-Derivaten erfolgte bisher in Luftwirbelmühlen der in Figur 1 dargestellten Art. Dazu wurde das Produkt - wie in Figur 1 (Stand der Technik) dargestellt - zusammen mit Warmluft dem Einlaß zugeführt.

Figur 2 zeigt eine Luftwirbelmühle 1 in der die Mahlung und Trocknung von Zellulose-Derivaten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt wird. Das Produkt wird zusammen mit Umgebungsluft dem Einlaß 3 zugeführt. In Höhe der unteren und mittleren Mahlstufen oder -zonen findet das Zerkleinern des Produkts in nassem Zustand und bei relativ niedrigen Temperaturen (etwa Umgebungstemperatur) statt. Zusätzlich ist die Luftwirbelmühle 1 mit einem Einlaß 5 ausgerüstet. Er befindet sich über dem Produkteinlaß 3 und mündet in die Mühle 1 in einer Höhe, in der im wesentlichen der Zerkleinerungsprozess stattfindet. Über den Einlaß 5 kann Wasser eingedüst werden, um das Produkt während des Zerkleinerungsprozesses naß und kühl zu halten.

Erst in dem oberen Bereich der Luftwirbelmühle 1 wird Warmluft eingeführt. Dazu ist in diesem Bereich ein weiterer Einlaß 6 vorgesehen. Das gemahlene und getrocknete Produkt verläßt die Mühle 1 durch den Auslaß 4. Die Trennung des Produkts von der Luft erfolgt in bekannter Weise, z.B. in nur in Figur 3 dargestellten, angeschlossenen Zyklonen.

Figur 3 zeigt eine Luftwirbelmühle 1 mit sieben Mahlstufen 8. Dem Einlaß 3 wird Umgebungsluft und Produkt zugeführt. Wie durch einen Pfeil angedeutet, kann Produkt auch noch bis zur Höhe der zweiten Mahlstufe zugegeben werden (Einlaß 7).

Im unteren und mittleren Bereich der Mühle 1 findet im wesentlichen der Mahlprozess statt. Wie bereits erwähnt, ist es zweckmäßig, in Höhe derjenigen Mahlzonen, in denen im wesentlichen die Zerkleinerung stattfindet, Wasser mit Umgebungstemperatur oder kühler (z.B. 14°C), einzudüsen, um die Produktfeuchte nicht unter etwa 70% absinken zu lassen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel findet das Eindüsen zwischen der dritten und fünften Mahlstufe 8 statt. Auch zwei Wassereinlässe 5, 5' können vorgesehen sein.

Die Warm- bzw. Heißluft - z.B. mit einer Temperatur von 180 bis 220°C - wird erst in Höhe der oberen Stufen (beim dargestellten Ausführungsbeispiel in Höhe der sechsten Stufe) zugeführt. In diesem Bereich findet im wesentlichen die Trocknung des Produktes statt.

Angestrebt wird eine Restfeuchte von unter 5% H2O. Sollte diese in den oberen beiden Stufen nicht erreicht werden, besteht zum einen die Möglichkeit, die Anzahl der Stufen der Luftwirbelmühle zu erhöhen. Zum anderen kann in einem dem Auslaß 4 nachgeschalteten Trockner jedweder Art die Restfeuchte auf den gewünschten Grad eingestellt werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein mit dem Auslaß 4 verbundener Trockner 9 schematisch dargestellt. An diesen schließt sich ein an sich bekanntes Zyklonsystem 10 zur Trennung von Produkt und Luft an.