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" perfectionnements à la fabrication de oarbon black'
La présente invention se rapporte à des perfectionnements à la fabrication de carbon blaok. Elle porte, d'une part, sur an nouveau produit industriel, consistant en carbon black sons la forma de granules sphériques d'une densité apparente relativement élevée. Elle porte, d'antre part, sar an procédé de fabrication de ce prodait, destiné à communiquer sa carbon black da commerce ces propriétés ainsi qae d'antres propriétés désirables.
Dans la fabrication de carbon black telle qu'elle est réalisée à présent, le carbon blao, enlevé des surfaces sur lesquelles il s'est déposé, passé au tamis pour en séparer les grumeaux et envoyé à des bacs de dépôt ou d'agitation, possède ans densité apparente comprise entre 100 et 200 grammes par centimètre cube. le carbon black en cet état est
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Soumis à une agitation dans les bacs en étant remué lente- ment par des pales rotatives, consistant en tiges on profils aplatis, s'étendnnt radialement à partir d'an arbre animé d'an mouvement de rotation à une vitesse de 4 à 20 tours par minute.
Cette agitation modérée a pour sésultat d'agglomé- rer lentement les particules très légères de carbon black et de débarrasser la masse de l'air qa'elle a entraîne.
La viscosité de la masse aagmente à mesare qae l'agglomération progresse, et en pratique il a été constaté nécessaire de retirer on enlever le carbon black des bacs d'agitation avant qae sa densité dépasse 400 grammes par centimètre cube, car autrement il existe an danger sérieux d'incendie, du à la chaleur de frottement dégagée par les pales rotatives lorsque la viscosité de la masse augmente.
Après que le oarbon blaok a été enlevé des becs d'agita- tion, il est empaqueté sous pression dans des sacs. Dans cette opération, il est de pratique courante d'utiliser an distributeur ou transporteur à vis, toa.rnant aatoar d'an axe vertical et disposé de manière à sortir peu à pea da sac par le haut à mesure qae le carbon black est amené et tassé dans celai-ci.
Le carbon black ainsi empaqueté est appelé " non comprimé " dans le commerce et sa densité apparente ne dépasse habituellement pas 400 grammes par centimètre cube, h On obtient habituellement an noavel accroissement dans la densité da oarbon blaok en agglomérant le carbon black, empaqaeté dans des sacs, dans des presses hydrauliques oa mécaniques puissantes;
on atteint de cette manière une densi- té apparente maximam de 700 à 800 grammes par centimètre cube. les opérations mentionnées ci-dessus sont nécessaires poar amener le carbon black léger, en poadre impalpable et extrêmement mobile, à an état dans leqael il peat être manipa- lé économiquement et oommodément pendant son empaqaetage pour sa distribution, ainsi qu'être amené à une forme conve- nable poar être utilisé.
Par exemple, les particules légères
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et fragiles de carbon blaok, tel qa'il est d'abord produit, non seulement occupent an volume énorme, mais sont sascepti- bles d'être éparpillées et dispersées par tout souffle d'air, et probablement se repoassent l'une l'autre en raison des conditions électriques statiqaes auxquelles elles sont soumises Le problème, consistant à amener une telle matière première extrêmement mobile à une densité , et à lai donner une natare dans lesquellesil pont être manipalé écomomique- ment, n'a été résolu que de façon imparfaite jasqa'ici,
com- me cela est démontré par la suite des opérations qai sont considérées comme nécessaires conformément aa meilleur mode opératoire pratique indastriellement.
La présente invention est basée sar la découverte qa'en soumettant une masse de particules de carbon black à une pression, s'exerçant dans des directions multiples, entre des surfaces relativement rigides, le carbon black est transformé, à savoir amené à l'état de granules uniformément sphériques, d'une structure relativement tenace, d'une surface relati- vement non-cohérente et non-adhérente, et d'ana densité apparente de Plus de 500 grammes par centimètre cube. Le nouveau prodait obtenu possède par saite des avantages com- merciaux marquée, En premier lisa, il est sensiblement exempt de poussière$ en ce que presqae Ionises particules sont ag- glomérées en grandies d'une densité et de dimensions élevées.
En deuxième lien, la natare non-adhérente de la surface des granules réduit la viscosité apparente de la masse et permet de transporter le carbon plack dans des canalisations par gravité on par des courants d'air, de le transporter dans des voitnres-réservoirs et de l'emmagasiner en vrac. En cotre, (la fait qu'il est beaucoup plas propre à manipuler pour le consommateur$ le noaveaa produit, lorsqu'il est mélangé avec d'antres éléments, se disperse et se répartit plus complète.. ment et parfaitement que le carbon black da commerce présen- tant les formes connues jusqu'ici.
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L es opérations précises, conduisent à l'obtention @ de ce nouveau produit indnstriel, peuvent être modifiées à an certain degré pour autant que chaque noyau on centre est soamis à an choc oa ane pression s'exerçant sensiblement dans tonte direction. Une manière d'atteindre des condi- tions satisfaisantes consiste à maintenir le oarbon black pendant an temps suffisant dans an état se rapprochant de la turbulence parfaite, c'est-à-dire dans an état dans lequel chaque ^particule possède une telle liberté de mouvement, et est associée avec d'antres particules de matière en nombre suffisant pour assurer les chocs on pressions nécessaires dans des directions multiples.
Par exemple, on peat transformer une charge de oarbon blaok da commerce en grains sphériques, analogues à des grailla de sable, en la soamettant à une agitation convenable dans an tambour, de sorte que les pressions nécessaires résultant da chao des pales agitatrices sur les particules, du choc d'une particale oontre l'aatre et dn choc des parti- cales contre les parois da tambour.
Une antre manière d'atteindre les résultats désirée consiste à traiter ane charge de carbon blaok da commerce dans an broyear à boalets. Dans ce cas, les pressions nécassiaire sont des principalement au choc de roulement des partioulesv lorsqn'elles tombent de l'nne sur l'antre, en roulent sur la surface de la masse en mouvement dans le broyear.
Quel que soit l'appareil dans lequel le carbo black est traité, on accélère la transformation de celai-ci en grains sphériques, analogues à des grains de sable, en in- corporant dans la masse une certaine quantité de oarbon black se trouvent déjà dans son état final, c'est-à-dire une charge-mèrea charge d'amorçage à l'état de graine spheriques, analogues à des grains de sable, on peut pro- bablement expliqaer ceci par le fait qu'on obtient ainsi un nombre accrù d'éléments engendrant des pressions, de
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sorte que l'agglomération da carbon blaok,
le façonnage et la compression des grains sphériques denses indivi- daels ont lien plus rapidement qae dans les conditions dans lesquelles l'agglutination da oarbon black est provoquée dans une masse amorphe. L'introduction de cette opération d'amorçage dans le procédé suivant l'invention est avanta- gease principalement parce qu'elle diminue le temps néces- ou saire poar effectuer une agglomération/transformation complète de la charge, mais cette opération n'est pas autrement essentielle.
La natare de l'invention sera mieux comprise par la description détaillée, donnée ci-après, d'ane forme de réalisation d'un appareil qui convient bien à la prodac- tion de carbon black à l'état de grains sphériqaes, analogues à des grains de sable, et par les explications da mode d'utilisation de cet appareil. Sur le dessin ci-joint: la figare 1 est une vue en coupe longitunidnale axiale d'an tel appareil, et la figaro 2 en est est une vue en coupe transversale.
L'appareil comprend an tambour disposé horizontalement qai est constitué par une enveloppe cylindriqae 10, assemblée aa moyen de brides et de boulons à des pla- ques d'extrémité ou cnds 12 et 16. Ces plaques d'extré- mités sont tontes démunies de brides, pour constituer un appui solide poar l'enveloppe,et comportent des moyeax dirigés vers l'extérieur 14 et 18, respectivement dans lesquels sont ménagés des paliers pour des arbres oomman- dés 22 et 26, disposés conoentriqaement, L'arbre in férieur plein 22 est toarillonné dans le moyea 14 de la plaqae d'extrémité de gauche 12 et dans des paliers ménagés dans an montant extérieur 24, disposé à droite du tamboar.
Cet arbre Intérieur plein 22 est mani, à son extrémité extérieure de droite, d'une poulie d'entraînement 28-et à, porte xxxx l'intérieur da tambour une série de pales 30.
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Dans la forme de réalisation représentée, il est prévu 6 pales, disposées à une certaine distance l'une de l'antre sur la longueur de l'arbre et à 60 l'une de l'antre, ces pales sont inclinées de l'une à l'autre d'environ 45 sur
Ces leur axe de rotation. pales 30 ne s'étendent pas jusqu'à la paroi interne du tambour 10, mais s'arrêtent à une certaine distance de celle-ci, de façon à laisser an intervalle on jeu notable.
Par exemple, dans un tambour d'an diamètre d'environ 35, 6 cm, l'intervalle entre les extrémités des pales et la parointerne du tambour peut avantageusement aller jusqu'à 1,9 cm, Il est important de prévoir an intervalle assez grand, car eclui-ci empêche les pales de passer à travers le oarbon blaok adhérent à la paroi interne da tambour. Ce traitement du carbon blaok tenderait à cisailler les particules sphériques en train de se former et à produire des surfaces oisail- lées net, qui s'opposent à la formation de oarbon black à l'état de grains sphériques, analogies à des grains de sable.
La disposition et la forme exactes des pales 30 ne présentent qu'une importance sencondaire, Comme repré- senté, ces pales sont inclinées alternativement dans des sens opposée, mais tonte disposition des pales, qui pro- daira an état d'agitation tarbalente da oarbon black contenu dans le tambour , donnera des résultats satisfai- sants.
A son extrémité de droite, l'arbre 22 passe à travers an petit arbre creux 26, fixé à son extrémité extérieur à une poulie d'entraînement 32. A l'interieur du tambour 10, l'extrémité intérieare de l'abre creux 26 porte an agitatear oa râcloir en forme de cadre,34. Celai-ci est tourillonné à son extrémité de gauche sur l'arbre 22 et est disposé de façon à tourner lentement dans l'intervalle ménagé entre les extrémités des pales 30 et la paroi interne du tambour 10. L'arbre creux 26 et le racloir 34
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sont entraînés à une faible vitesse par la poulie 32, dans le même sens de rotation qae les pales 30.
Il est a remar- qaer qu'il existe encore an intervalle sensible entre le râoloir 34 et la paroi interne da tambour 10. Ce râcloir 34 a pour rôle principal d'enlever des parois du tambour le oarbon black qui s'y accumule soas la forme d'une couche, qai deviendrait aatrement suffisamment épaisse pour s'étendre jusque dans le trajet des pales 30. Par cette disposition, le cisaillement des grains de carbon black par les pales 30 est sensiblement éliminé, et le degré total de oisaillement dans l'appareil est rédait au minimum par suite da moavement lent da racloir 34.
Poar faire fonctionner l'appareil décrit, on remplit le tambour 10, jusqu'à la moite environ de sa capacité, de oarbon black da commerce ou, comme déjà mentionné, d'an mélange de oarbon black da commerce avec une petite qaan- tité de oarbon black à l'état de grains sphériques. La charge peut être introdaite dans le tambour et retirée de oelai-oi par an trotta main, ménagé dans la surface supérieurs da tamboar 10 et fermé par an couvercle 20, On met alors en mouvement les deux arbres 22 et 26 Dans an petit appareil, comportant antamboar d'an diamètre d'environ 35,6em,
il a été constaté qu'une vitesse d'environ 440 tours par minate pour l'arbre 22 et les pales 30 convient pour communiquer ane agitation tarbules te aa carbon-blaok contenu dans le tamboar. En même temps, on peat faite tourner le râcloir 34 à ane vitesse de 16 à 18 tours par minute dans le même sens, Il résulte de ces mouvements que la charge de oarbon black est remaée ou battue dans an état d'agitation tarbalente, dans lequel les particules sont soamises à ane pression dans des directions maltiples par des chocs avec d'autres particules et par des chocs oontre les pales 30 et le râoloir 34, et par des chocs àontre les parois da tamboar, et, dans ces conditions,
il se prodait une agglomération des parti-
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cales et an façonnage de celles-ci en grains sphériques, possédant des surfaces martelées ou façonnées par les chose qui présentent les propriétés importantes d'être d'une densité élevée et de ne pas adhérer l'une à l'antre par contact entre elles, mais de pouvoir glisser librement l'une sar l'antre en venant en contact entre elles. De façon générale, on peat dire que la densité apparente da oarbon black est amenée rapidement à environ 800 grammes par centimètre cube. A cette densité, les granalea ont an diamètre d'environ -.09 à 0,12 cm.
En outre des propriétés consistant en une densité relativement élevée et une surface non-cohérente, les gra- nales de oarbon blacg, produite de la manière Indiquée ci-dessus, sont d'une structure relativement tenace. On @ ne peut les broyer entre les doigts par ane pression normale, bien qu'on puisse facilement les broyer contre ane surface dure ou par an frottement qui les soumet à an effort de cisaillement entre les doigts.
Le procédé suivant l'invention peut être réalisé avec succès à une température modérée. Les propriétés d'agglutination de particules de oarbon black qui ont été cisaillées tendent à disparaître lorsque la température est accrue, mais comme le charbon blaok réagit rapidement avec l'oxygène dans le voisinage de 250 C, il est impor- tant de réaliser le procédé bien en-dessous de cette température, car tout effet d'oxydation sur le carbon black altère et compromet les propriétés de la matière qui sont particulièrement désirées dans les industries de fabrication da oaoatohoac et de l'encre d'imprimerie.
Par conséquent, bien qu'il soit possible de réaliser avec succès le procédé saivant l'invention à une tempéra- tare élevée en prenant des mesnres pour mettre le oarbon blaok à l'abri de l'action de l'oxygène, il est préférable de réaliser le procédé à une température inférieure à
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oelle pour laquelle il existe une tendance à une oxydation rapide. Par exemple, en utilisant l'appareil représenté pour transformer une charge de oarbon blaok du commerce, dont la transformation n'a pas été amoroée par%l'addition de oarbon blaok à l'état de grains sphériques, il a été oonstaté qu'une température d'environ 2000 est satisfaisante.
A cet effet, les parois du tambour peuvent être chauffées de toute manière désirée ou appropriée.
Bien qu'il ait été expliqué dans une certaine mesure une théorie de la formation des granules sphériques denses que l'invention a pour but de produire, il peut y avoir d'au- tres faoteurs importants danse phénomène de la formation de ces granules sphériques, faoteurs qui ne sont pas complètement connus à l'heure actuelle. Il est indubitablement exaot que l'agglomération des partioules est retardée par le matelas d'air qui se trouve entre elles au moment du ohoo, et qu'on éli- mine jusqu'à une certain degré ce facteur/défavorable en commu- niquant une vitesse sensible à ces particules de façon à engen- drer une inertie et une pression;de oontaot suffisse pour chasser l'air interposé à leurs endroits de contact.
Il est en outre probable que la manière dontse comporte les partioules de oarbon blaok est affeotée par des charges d'électricité statique portées par ces partioules. Il est impossible à la demanderesse de spéoifier qu'elle est exacte- ment, au point de vue électrique, l'aotion des particules de oarbon blaok, ni comment la formation de oarbon blaok à l' état de grains sphériques, analogues à des grains de sable, est affeotée par les conditions électriques.
Un autre faoteur qui exige l'attention est la pression à laquelle la charge de oarbon blaok est soumise pendant le procédé destiné à produire son agglomération. Il est désirable de limiter l'épaisseur de la charge de telle sorte que les partioules,se trouvant à la partie inférieure de la masse,ne
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soient pas soumises à un poids trop grand et que les pales du mécanisme agitateur ne rencontrent pas une résistance trop grande en oréant l'agitation turbulente désirée des parti- oules. Dans l'appareil représenté, une épaisseur d'environ 18 à 20 om pour cette charge donne des conditions de pres- sion satisfaisantes.
Les indications données ci-dessus sont toutefois exactes et complètes au point de vue pratique et suffisantes pourßpermettre à tout homme du métier d'obtenir, à partir du oarbon blaok du oomneroe, le nouveau produit in- dustriel suivant l'invention.
Il est bien entendu que l'appareil représenté et déorit ne constitue qu'un exemple de réalisation, qui a été oonstaté convenir pour le procédé suivant l'invention. On peut pro- duire du oarbon blaok à l'état de grains sphériques, analogues à des grains de sable, à partir du oarbon blaok du oomneroe, à l'état de poudre impalpable, en employant un broyeur à boulets, dans lequel la masse de oarbon blaok est maintenue dans un état continuel d'éooulement de surface, aveo le résul- tat que les particules sont déversées ou roulées l'une sui l'autre et sont obligées de s'agglomérer et de prendre-une forme sphérique en raison du oontact de roulement qui leur est ainsi communique.
Les particules de oarbcn blaok sont si petites que le choc de roulement, auquel un point queloon- que de ces particules est soumis, peut être exprimé de façon très appréoiable par une pression en grammes par centimètre oarré; on produit de cette manière la surface désirée,marte- lée, façonnée par les chocs, non-oohérente et polie.
Il a été oonstaté par la demanderesse, en opérant dans un appareil de grandes dimensions, que le degréde turbulenoe oréé présente une importance essentielle, par un degré trop grand de turbulenoe, c'est-à-dire un mouvement trop rapide d'une particule par rapport à ses voisines, spécialement lors- que les partioules sont toutes soumises à une pression, due
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au poids d'autres particules situées par dessus elles, ou à la pression due à l'action de la force centrifuge ou à la gravité ou à d'autres causes méoaniques, tend à créer entre des partioules un effet de oisaillement, qui est presque aussi nuisible à la réalisation satnisfaisante du procédé que l'effet de cisaillement entre les particules se trouvant sur les pales à mouvement rapide ou sur les parois fixes de l'ap- pareil.
Il est par conséquent à noter que la différence de vitesse entre les particules de oarbon blaok, se trouvant dans des zônes adjacentes de l'appareil, ne doit pas être excessive. Il a été oonstaté par la demanderesse que, par une étude attentive de ces facteurs, il est possiole de sup- primer la barre-râoloir correspondant à celle indiquée en 34 sur l'appareil représenté, c'est-à-dire qu'avec un cer- tain intervalle entre les pales mobiles et la paroi fixe de l'appareil et pour une certaine vitesse de rotation,les différences de vitesse des particules de oarbon blaok seront telles qu'elles supprimeront pratiquement l'effet nuisible de oisaillement . Bien que le râoloir puisse être supprimé dans ces conditions, il assure un fonctionnement industriel désirable.
En ce qui concerne les pressions, s'exerçant dans des directions multiples, auxquelles les partioules de oarbon blaok sont soumises, il est probable que ces chocs ou pres- sions ne doivent pas se produire deux fois de suite dans la même direction. Il est également compréhensible que, étant donné que le oarbon blaok contient, comme il est connu,- une traoe infime xxxx d'hydrooarbures solubles dans l'aoétone, ces matières, qui sont d'une nature goudronneuse, peuvent aider à l'agglomération des particules de oarbon blaok.
L'expression " oarbon blaok " est utilisée dans la pré- sente description dans un sens étendu pour oomprendre les pro- duits à base de carbone, qui sont conus dans le commmerce sous
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le nom de oarbon blaok, noir de gaz, noir de fumée , et au- tres produits semblables ou analogues.
REVENDICATIONS.
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1. Du oarbon blaok, caractérise par le fait qu'i 1 se trouve sous la forme de granules sensiblement sphériques,d'une xxxxxxxxx struoture tenaoe et présentant des surfaces non-adhé- rentes.
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"improvements to the manufacture of black oarbon '
The present invention relates to improvements in the manufacture of carbon blaok. It relates, on the one hand, to a new industrial product, consisting of carbon black sons, the form of spherical granules of relatively high bulk density. It carries, on the other hand, sar an manufacturing process of this product, intended to communicate its carbon black da commerce these properties as well as qae other desirable properties.
In the manufacture of carbon black as it is now carried out, the carbon blao, removed from the surfaces on which it is deposited, passed through a sieve to separate the lumps and sent to deposit or agitation tanks, has an apparent density of between 100 and 200 grams per cubic centimeter. the carbon black in this condition is
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Stirred in the tanks by being stirred slowly by rotating blades, consisting of rods or flattened profiles, extending radially from a shaft animated by a rotational movement at a speed of 4 to 20 turns per minute.
This moderate agitation has the result of slowly agglomerating the very light particles of carbon black and freeing the mass of air which it has entrained.
The viscosity of the mass increases as the agglomeration progresses, and in practice it has been found necessary to remove and remove the carbon black from the stirring tanks before its density exceeds 400 grams per cubic centimeter, because otherwise there is an serious danger of fire, due to the heat of friction given off by the rotating blades when the viscosity of the mass increases.
After the oarbon blaok has been removed from the stirring nozzles, it is pressurized in bags. In this operation, it is common practice to use a distributor or screw conveyor, toa.rnant aatoar with a vertical axis and arranged so as to come out little to pea da sac from the top as the carbon black is brought and packed into it.
Carbon black packaged in this way is referred to as "uncompressed" in the trade and its bulk density usually does not exceed 400 grams per cubic centimeter. A further increase in the density of the carbon black is usually obtained by agglomerating the carbon black packaged in packages. bags, in powerful mechanical or hydraulic presses;
In this way, a maximum bulk density of 700 to 800 grams per cubic centimeter is achieved. the operations mentioned above are necessary in order to bring the light carbon black, in an impalpable and extremely mobile frame, to the state in which it can be handled economically and conveniently during its packaging for its distribution, as well as to be brought to a suitable form for use.
For example, light particles
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and fragile carbon blaok, as it is first produced, not only occupy an enormous volume, but are susceptible to being scattered and dispersed by any breath of air, and probably repeating each other. other because of the static electrical conditions to which they are subjected. The problem of bringing such an extremely mobile raw material to a density, and giving it a nature in which it can be handled economically, has only been solved in a reasonable way. imperfect jasqa'ici,
as will be shown below, qai operations are considered necessary in accordance with the best practical industrial procedure.
The present invention is based on the discovery that by subjecting a mass of carbon black particles to pressure, acting in multiple directions, between relatively rigid surfaces, the carbon black is transformed, i.e. brought to the state. of uniformly spherical granules, of a relatively tough structure, of a relatively non-coherent and non-adherent surface, and of a bulk density of More than 500 grams per cubic centimeter. The new product obtained has for its part marked commercial advantages. Firstly, it is substantially free of dust in that almost ionized particles are agglomerated in large size and density and size.
As a second link, the non-adherent material on the surface of the granules reduces the apparent viscosity of the mass and allows the carbon plack to be transported in pipes by gravity or by air currents, to transport it in tank tanks and to store it in bulk. As a cutter, (the fact that it is much easier for the consumer to handle) the noaveaa produced, when mixed with other elements, disperses and distributes more completely and perfectly than carbon black da trade presenting the forms known hitherto.
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The precise operations, leading to the obtaining of this new industrial product, can be modified to a certain degree as long as each nucleus is centered and is subjected to a shock or a pressure exerted appreciably in all direction. One way to achieve satisfactory conditions is to maintain the oarbon black for a sufficient time in a state approaching perfect turbulence, that is, in a state in which each particle has such freedom of movement. movement, and is associated with other particles of material in sufficient number to provide the necessary shocks or pressures in multiple directions.
For example, one can transform a charge of commercial carbon blaok into spherical grains, similar to sand grills, by soaking it to a suitable agitation in a drum, so that the necessary pressures resulting from the chao of the agitating blades on the particles. , the impact of a particle against the other and the impact of the particles against the walls of the drum.
Another way to achieve the desired results is to process a commercial carbon blaok charge in a boalet mill. In this case, the necassary pressures are mainly due to the rolling shock of the particles when they fall from the air onto the antrum, rolling over the surface of the moving mass in the grinding.
Whatever the device in which the carbo black is treated, the transformation of it into spherical grains, similar to grains of sand, is accelerated by incorporating into the mass a certain quantity of oarbon black already found in its final state, that is to say a mother charge has a priming charge in the state of spherical seeds, analogous to grains of sand, this can probably be explained by the fact that one thus obtains a increased number of elements generating pressure,
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so that the agglomeration of carbon blaok,
the shaping and compression of the individual dense spherical grains takes place more quickly than under the conditions in which the agglutination of oarbon black is caused in an amorphous mass. The introduction of this initiating operation in the process according to the invention is advantageous mainly because it decreases the time necessary to carry out a complete agglomeration / transformation of the feed, but this operation is not. otherwise essential.
The nature of the invention will be better understood from the detailed description, given below, of an embodiment of an apparatus which is well suited to the production of carbon black in the state of spherical grains, similar to grains of sand, and by the explanations of how to use this device. In the attached drawing: Fig. 1 is a longitudinal axial sectional view of such an apparatus, and Figaro 2 is a cross-sectional view.
The apparatus comprises a horizontally arranged drum which is constituted by a cylindrical casing 10, assembled by means of flanges and bolts to end plates or cnds 12 and 16. These end plates are clipped without flanges, to form a solid support for the casing, and comprise outwardly directed hubs 14 and 18, respectively in which bearings are provided for controlled shafts 22 and 26, arranged conoentriqaement, The lower shaft full 22 is toarillonné in the moyea 14 of the left end plaqae 12 and in bearings formed in an outer upright 24, arranged to the right of the tamboar.
This solid inner shaft 22 is mani, at its outer right-hand end, a drive pulley 28-and door xxxx inside da drum a series of blades 30.
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In the embodiment shown, 6 blades are provided, arranged at a certain distance from one of the antrum along the length of the shaft and 60 from the antrum, these blades are inclined from the one to another about 45 on
These their axis of rotation. blades 30 do not extend to the inner wall of drum 10, but stop at a certain distance therefrom, so as to leave a significant gap.
For example, in a drum with a diameter of about 35.6 cm, the gap between the ends of the blades and the inner part of the drum can advantageously be up to 1.9 cm. It is important to provide a sufficient gap. large, because this prevents the blades from passing through the oarbon blaok adhering to the internal wall of the drum. This treatment of carbon blaok would tend to shear the forming spherical particles and produce net birdlike surfaces, which oppose the formation of oarbon black as spherical grains, similar to grains of sand. .
The exact arrangement and shape of the blades 30 are of minor importance only. As shown, these blades are tilted alternately in opposite directions, but the arrangement of the blades, which will produce a state of tarbalente da oarbon agitation. black content in the drum will give satisfactory results.
At its right end, the shaft 22 passes through a small hollow shaft 26, attached at its outer end to a drive pulley 32. Inside the drum 10, the inner end of the hollow shaft 26 porte an agitatear oa scraper in the form of a frame, 34. This is journaled at its left end on the shaft 22 and is arranged so as to rotate slowly in the interval formed between the ends of the blades 30 and the internal wall of the drum 10. The hollow shaft 26 and the scraper 34
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are driven at a low speed by the pulley 32, in the same direction of rotation qae the blades 30.
It should be noted that there is still a significant gap between the rasp 34 and the internal wall of the drum 10. The main role of this scraper 34 is to remove from the walls of the drum the black carbon which accumulates therein soas the form of a layer, qai would otherwise become thick enough to extend into the path of the blades 30. By this arrangement, the shearing of the grains of carbon black by the blades 30 is substantially eliminated, and the total degree of idling in the The device is reduced to a minimum due to the slow movement of the scraper 34.
In order to operate the apparatus described, the drum 10 is filled, to about half of its capacity, with commercial carbon black or, as already mentioned, with a mixture of commercial black carbon in a small quantity. of oarbon black in the form of spherical grains. The load can be introduced into the drum and withdrawn from oelai-oi by a trotta hand, arranged in the upper surface of the tamboar 10 and closed by a cover 20, We then set in motion the two shafts 22 and 26 In a small device, comprising antamboar with a diameter of about 35.6em,
it has been found that a speed of about 440 revolutions per minute for the shaft 22 and the blades 30 is suitable for communicating ane agitation tarbules te aa carbon-blaok contained in the tamboar. At the same time, the scraper 34 is rotated at a speed of 16 to 18 revolutions per minute in the same direction, It results from these movements that the charge of oarbon black is remaée or beaten in a state of tarbalent agitation, in in which the particles are soaked under pressure in multiple directions by impacts with other particles and by impacts against the blades 30 and the grater 34, and by impacts against the walls of the tamboar, and, under these conditions,
there was an agglomeration of parties
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wedges and shaping thereof into spherical grains, having surfaces hammered or shaped by the objects which have the important properties of being of high density and of not adhering to each other by contact with each other , but to be able to slide freely one by the other by coming into contact with each other. In general, it can be said that the bulk density of oarbon black is rapidly brought to about 800 grams per cubic centimeter. At this density, the granalea have a diameter of about -.09 to 0.12 cm.
In addition to properties consisting of relatively high density and non-cohesive surface area, the grains of oarbon blacg, produced as indicated above, are relatively tough in structure. They cannot be crushed between the fingers by normal pressure, although they can easily be crushed against a hard surface or by friction which subjects them to a shearing force between the fingers.
The process according to the invention can be carried out successfully at a moderate temperature. The agglutination properties of oarbon black particles which have been sheared tend to disappear as the temperature is increased, but since blaok carbon reacts rapidly with oxygen in the vicinity of 250 C, it is important to carry out the process. well below this temperature, as any oxidative effect on carbon black alters and compromises the material properties which are particularly desired in the oaoatohoac and printing ink manufacturing industries.
Therefore, although it is possible to carry out the process according to the invention successfully at an elevated temperature by taking measures to protect the oarbon blaok from the action of oxygen, it is preferable to carry out the process at a temperature below
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o that for which there is a tendency for rapid oxidation. For example, using the apparatus shown to transform a feed of commercial oarbon blaok, the transformation of which was not initiated by the addition of oarbon blaok in the state of spherical grains, it was found that a temperature of about 2000 is satisfactory.
For this purpose, the walls of the drum can be heated in any desired or suitable manner.
Although a theory of the formation of the dense spherical granules which the invention aims to produce has been explained to some extent, there may be other important factors in the phenomenon of the formation of these spherical granules. , factors which are not fully known at the present time. There is no doubt that the agglomeration of the particles is retarded by the air mattress which is between them at the time of the ohoo, and that this unfavorable factor is eliminated to a certain degree by communicating a velocity sensitive to these particles so as to generate inertia and pressure; de oontaot is sufficient to expel the air interposed at their points of contact.
It is also probable that the way in which the particles of oarbon blaok behave is affected by the charges of static electricity carried by these particles. It is impossible for the Applicant to specify that it is exactly, from an electrical point of view, the action of the particles of oarbon blaok, nor how the formation of oarbon blaok in the state of spherical grains, analogous to grains. of sand, is affected by the electrical conditions.
Another factor which requires attention is the pressure to which the oarbon blaok feed is subjected during the process to produce its agglomeration. It is desirable to limit the thickness of the filler so that the particles, being at the lower part of the mass, do not
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are not subjected to too great a weight and that the blades of the agitator mechanism do not encounter too much resistance in providing the desired turbulent agitation of the particles. In the apparatus shown, a thickness of about 18-20 µm for this load gives satisfactory pressure conditions.
The indications given above are, however, correct and complete from a practical point of view and sufficient to enable any person skilled in the art to obtain, from oarbon blaok of the oomneroe, the new industrial product according to the invention.
It is understood that the apparatus shown and deorit constitutes only one exemplary embodiment, which has been found to be suitable for the method according to the invention. Oarbon blaok can be produced in the state of spherical grains, similar to grains of sand, from the oarbon blaok of the oomneroe, in the state of impalpable powder, by employing a ball mill, in which the mass de oarbon blaok is maintained in a continual state of surface flow, with the result that the particles are dumped or rolled into each other and are forced to agglomerate and assume a spherical shape due to of the rolling contact which is thus communicated to them.
The particles of arbcn blaok are so small that the rolling shock to which any point of these particles is subjected can be expressed very appreciably as a pressure in grams per square centimeter; in this way the desired surface is produced, marbled, impact-shaped, non-ooherent and polished.
It has been observed by the Applicant, by operating in an apparatus of large dimensions, that the degree of turbulence oréé is of essential importance, by too great a degree of turbulence, that is to say a too rapid movement of a particle. with respect to its neighbors, especially when the particles are all subjected to pressure, due to
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to the weight of other particles located above them, or to the pressure due to the action of centrifugal force or to gravity or to other mechanical causes, tends to create between particles an effect of nestling, which is almost as detrimental to the satisfactory performance of the process as the effect of shearing between the particles on the rapidly moving blades or on the fixed walls of the apparatus.
It should therefore be noted that the speed difference between the particles of oarbon blaok, located in adjacent areas of the apparatus, should not be excessive. It has been observed by the Applicant that, by a careful study of these factors, it is possible to remove the grating bar corresponding to that indicated at 34 on the apparatus shown, that is to say with a certain gap between the movable blades and the stationary wall of the apparatus and for a certain speed of rotation, the speed differences of the carbon blaok particles will be such as to practically eliminate the detrimental effect of birding. While the grinder can be dispensed with under these conditions, it provides desirable industrial operation.
With regard to the pressures, exerted in multiple directions, to which the particles of oarbon blaok are subjected, it is probable that these shocks or pressures should not occur twice in a row in the same direction. It is also understandable that since oarbon blaok contains, as it is known, - a minute xxxx of aoetone soluble hydrooarbons, these materials, which are of a tarry nature, may aid in agglomeration. particles of oarbon blaok.
The term "carbon blaok" is used in the present specification in a broad sense to include carbon-based products, which are designed in the trade under.
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the name of oarbon blaok, gas black, carbon black, and the like or the like.
CLAIMS.
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1. Oarbon blaok, characterized by the fact that it is in the form of substantially spherical granules, of a tenaoe structure xxxxxxxxx and having non-adherent surfaces.