DE1803799A1

DE1803799A1 - Schichtspaltung von Glimmer

Info

Publication number: DE1803799A1
Application number: DE19681803799
Authority: DE
Inventors: Stavely Donald Charles
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1967-12-21
Filing date: 1968-10-18
Publication date: 1969-11-06
Also published as: GB1236489A; CH496474A; US3570775A; ES358593A1; FR1591342A; BE723085A

Description

Dr. rer. nat. Horst Schüler PATENTANWALT

6 Frankfurt/Main 1, den

Niddastraße 52

Telefon (0611) 237220

Postscheck-Konto: 282420 Frankfurt/M.

Bank-Konto: 523/3168 Deutsche Bank AQ, Frankfurt/M.

17. Okt. 1968

914-8DI-2

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road
Schenectady, N.Y., U.S.A.

Schichtspaltung von Glimmer

Die Erfindung bezieht sich auf die Schichtspaltung von Flocken glirnmerartigen Materials und insbesondere auf eine neue mechanische Vorrichtung zur Schichtspaltung von Glimmerflocken, die bei einer sehr feinen Zerkleinerung der Lamellen für die Papierherstellung verwendbar sind.

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Es sind bereits zahlreiche Vorrichtungen und Verfahren zur Schichtspaltung von Glimmer vorgeschlagen worden. Es ist bespielsweise bekannt, flüssige Suspensionen von Glimmerflocken, die gegebenenfalls vorher erhitzt worden sind, durch eine Trommel oder einen Zylinder zu leiten, in dem sie durch verschiedene mechanische Geräte bearbeitet werden, beispielsweise durch rotierende Schaufeln, wie in der U.S.-Patentschrift 3.087.482 oder durch in dem Zylinder angeordnete Walzen, wie in den U.S.-Patentschriften 2.38Ο.741 und 2.482.7¹JO. Es ist ferner bekannt, Glimmerflocken durch Brennen bei hohen Temperaturen und anschliessende Behandlung in aufeinanderfolgende Lösungen zu spalten, die zwischen den Schichten ein Gas entwickeln, das sich dann durch Erhitzen oder Druckreduzierung ausdehnt. Nach einem anderen Verfahren werden glimmerartigen Flocken durch Brennen bei hoher Temperatur und anschließendes einfaches Bewegen in einem flüssigen Medium gespalten.

Die bekannten Verfahren zur Schichtspaltung von Glimmer lassen im allgemeinen viel zu wünschen übrig, da sie keine schnelle Gewinnung von Glimmerflocken einer bestimmten Größe ermöglichen. Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren besteht darin, daß die Papiere, die aus einem Brei von fein zerkleinerten Flocken hergestellt v/erden,, nicht die für die Weiterverarbeitung solcher Papierarten oder Bildung gewünschter Formen verlangte physikalische Festigkeit besitzen.

Die Erfindung bezieht sich auf alle Arten von glimmerartigen Ka^- terial, einschließlich Muskovit, Phlogopit, Biotit, Vermiculit and anderen glimmerartigen Materialien, die aus spaltbaren Schichten bestehen. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, glimmerartige-Stoffe, die wasserbildende Hydroxylgruppen enthalten, viie beispielsweise Muskovit, bei hohen Temperaturen zu brennen, bevor sie dem speziellen Verfahren nach der Erfindung zur Spaltung der Lamellen unterworfen werden.

Erfindungsgemäß wird eine Suspension aus dem vorgebrannten oder ungebrannten glimmerartigen Material in einer nichtreagierenden Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, gebildet. Diese flüssige Suspension wird in einen immer enger werdenden Ringraum gegeben, der von einem Zylinder und einem inneren rotierenden Rotor gebildet wird. Wenn

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nun die Suspension durch den Rincraum strömt, werden die Glimmerflocken in eine Wirbelbewegung versetzt und in der Strömungsrichtung hochkant ausgerichtet. Da der Ringraum sich verengt, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit zu und zusammen mit der Wirbelbewegung entsteht zwischen dem feststehenden Zylinder und dem sich drehenden Rotor eine Scherwirkung, durch die das glimmerartige Material wirksam gespalten wird.*Die Abmessungen des Ringraumes und die Geschwindigkeit der Suspensionsförderung durch den Ringraum hindurch können verändert werden, um jeden Grad einer gewünschten Schichtenspaltung zu erhalten. Desgleichen kann das ausströmende oder gespaltene Material für beliebige Bedingungen v/eiter elutriert, gesiebt oder anderweitig klassiert werden und ein Teil des so behandelten Materials kann wiederholt durch den Ringraum geleitet werden, bis der gewünschte Spaltungsgrad erreicht ist.

Nachstehend soll die Erfindung anhand der Beschreibung und der Zeichnungen verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer typischen Vorrichtung nach der Erfindung» die Teil eines Flußplanes für die Schichtspaltung von glimmerhaltigem Material ist.

Figuren 2 und 3 zeigen abgewandelte Ausführungsformen einer SchichtSpaltungsvorrichtung.

Figur 1 zeigt ein teilweise schematisches Flußbild für die Schichtspaltung von glinunerhaltigen Material, in dem es zunächst bei hohen Temperaturen und beliebig lang Gebrannt wird; dann in Wasser abgeschreckt und in die erfindungsgcmäße Vorrichtung gegeben wird. Die Vorrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen .Mantel 2, dessen beide Enden 3 geschlossen sind und einenünlaß 4 und einen Auslaß 5 für den Durchfluß durch Zylinder der zu behandelnden glininerarticen Suspension aufweisen. In dem Zylinder 2 ist ein Rotor G c'iii{-eordnet, der sich un seine Längsachse und die des Zylinders 2 ureht. Der Rotor 6 kann mit einem beliebigen Antrieb (nicht gezeigt) ausf.erüstet sein. Der Umfang 7 des Rotors 6 verjüngt sich in gezeig-

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ter Weise in Richtung auf den Einlaß und auch in Richtung auf den Auslaß, und zwar von einem Punkt ab, der normalerweise, wenn auch nicht notwendigerweise näher an dem Auslaß des Zylinders liegt. Dadurch bildet sich in Richtung auf das Auslaßende zusammen mit der Zylinderbohrung, die,wie in den.Figuren gezeigt, gleichförmig oder abgeschrägt sein kann, zunächst ein immer enger werdender Ringraum, der von dem Hals 8 ab, der die engste Stelle ist, wieder zunehmend'breiter wird. Strömungstechnisch betrachtet, nimmt die Geschwindigkeit der Strömung bei gegebener Einspeisung glimmerhaltiger Suspension in den Ringraum zwischen den Zylinder 2 und* dem Rotor 6 in dem Maße zu, in dem die Strömung sich dem Hals 3 nähert. Diese zunehmende Strömungsgeschwindigkeit zusammen mit der Wirbelbewegung oder Drehgeschwindigkeit, die durch die Drehung des Rotors 6 auf die Flocken übertragen wird, übt zusammen mit der Relativbewegung zwischen Rotor und feststehendem Zylinder eine Scherkraft auf die Glimmerflocken aus, die die Lamellen wirksam spaltet. Abgewandelte Rotor- und Zylinderanordnungen sind in Fig. 2 und 3 dargestellt. Natürlich sind v/eitere Variationen im Rahmen der Erfindung möglich. Bei der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist die Innenwand des Zylinders 2 zum Einlaß hin abgeschrägt oder dünner und bildet mit dem Rotor 6, dessen Umfang sich in ähnlicher Weise verjüngt und dann zylindrisch ausgebildet ist, einen Ringraum zwischen dem Zylinder und dem Rotor, der sich auf gewünschte Weise in zunehmendem Maße verengt. Figur 3 zeigt im Gegensatz zu Fig... 1 und 2 einen Rotor, der an dem Hals 8 abschließt und sich . nicht wie der Rotor nach Figur 1 vom Hals aus allmählich zum Auslaß hin verjüngt.

Die behandelte glimmerartige Suspension fließt durch die Auslaßöffnung 5 aus dem Zylinder 2 heraus und kann wie bereits erwähnt anschließend zurückgeführt und erneut behandelt werden. Die Suspension kann beispielsweise, wie oben bereits festgestellt wurde, nach verschiedenen Flockengrößen und Flockdicken getrennt werden, indem sie u.a. elutriert oder gesiebt wird. Die so klassierten !•'locken können als solche verwendet v/erden; die dickeren Flocken können aber auch zur weiteren Schic-it spaltung nochmals in die erfindungsgemäße Vorrichtung gegeucn werden. Fein zerkleinerte Flocken können,\wie es bei der Papierherstellung üblich lsi» auf Papiermaschinen verarbeitet werden, so daß man Glimmerpapier oder aufgear- beiteten Glimmer erhält. 9 ₀ 9 ₈ A 5/1 3 7 0

Nun soll die Ausführung der Erfindung anhand eines Beispiels näher beschrieben werden. Das Beispiel soll jedoch die Erfindung in keiner Weise beschränken.

Huskovit-Glimmer wurde ungefähr 10 Minuten bei 800° C gebrannt und dann in Wasser abgeschreckt. Die flüssige Suspension der Glimmerflocken v/urde in eine Vorrichtung 1 der in Figur 1 gezeigten Art gegeben; die Länge des Zylinders 2 betrug 30,43 cn (12 inches), der Innendurchmesser am Einlaßende betrug ungefähr 15,2*1 cm (6 inches), verjüngte sich in Strömungsrichtung um 1/2° und betrug am Hals 8 13j87 cm (5j^6 inches). Der Rotordurchmesser in der Nähe des Einlasses war ungefähr 11,^5 cm (^,9 inches) und nahm bis auf einen maximalen Durchmesser von ungefähr 13j32 cm (5,^4 inches) an dem Hals 8 zu, so daß dort eine Durchtrittsöffnung 8 von ungefähr 0,25 nun (0,01 inch) gebildet wurde. Bei einer Rotordrehzahl von 900 UPM wurde eine glimmerhaltige Suspension mit einer Glimmerkonzentration von 0,35 % mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 19 - 23 l/min (5 - 6 gallons per minute) durch die Vorrichtung 1 hindurchgeleitet. Der Ausstoß von glirnmerhaltigen Flocken, die zur Herstellung von aufgearbeitetem Papier genügend fein waren, betrug ungefähr 1,68 kg/h (3»7 pounds per hour); diese Glimmerflocken wurden durch Elutrieren und Aussieben abgetrennt, und die verbleibende flüssige Guspension wurde zur weiteren Behandlung zurückgeleitet. Das Glimmerpapier, das nach Art der Papierherstellung aus ausreichend feinen Flocken hergestellt wurde, hatte eine stärke yon G,0762 ram (3 mils), eine Zerreißfestigkeit von 316 kg/em ( 4500 psi ) und eine dielektrische Durchschlagfestigkeit von 39% kV/cm (1000 V/mil). Im Gegensatz dazu besaß ein GIiEi- mevp&pl@p_t 4ä.s &u§ giimmsrartigern Material hergestellt war, das bei $6Q^Q C gebrannt und dann in einer Wassersuspension

ß^wegen gemischt und zu einem Brei verarbeitet wor-

2 estigkeit von 84 kg/cm (1

von 315 kV/cm (800 V/mil).

2 $i/j« ^rreißi'estigkeit von 84 kg/cm (1200 psi) und eine

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Claims

Ansprüche

Vorrichtung zur Schichtspaltung von glimmer ar tigern Material in flüssiger Suspension, dadurch ge kenn zeichnet , daß die Vorrichtung einen geschlossenen Zylinder (2) mit einem Einlaß (¹J) und einem Auslaß (5) für die flüssige Suspension und einen in dem Zylinder (2) angeordneten Rotor (6) aufweist, der um seine Längsachse und die Zylinderachse drehbar ist, und der Umfang (7) des Rotors (6) mit der Zylinderinnenwand einen sich in Strömungsrichtung bis zu einem Hals (3) zunehmend verengenden Ringraum bildet, durch den die flüssige Suspension hindurchleitbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kenn zeichnet , daß der Rotor (6) in Richtung auf den Einlaß (¹O verjüngt ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet , daß die Zylinderwand im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekenn zeichnet, daß die innere Zylinderwand in Richtung auf den Einlaß verjüngt ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch ¹I , dadurch gekenn zeichnet , daß der Umfang (7) des Rotors (6) im wesent*· liehen zylindrisch ausgebildet ist»
6. Verfahren zur! Schicht spaltung von glimmerartigeia Material, dadurch gekennzeichnet, daß das glimmerartige Material in einer flüssigen Suspension durch den sich zunehmend verengenden Ringraum geleitet wird, der durch einen inneren sich drehenden Rotor (6) und das äußere, vorwiegend zylindrische Bauteil (2) begrenzt ist.

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7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das glimmerartige Material gebrannt ist,
bevor es in der Flüssigkeit suspendiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens *βίη Teil des gespaltenen Glimmers nach Art der Papierherstellung abgeschieden wird.
9. Erzeugnis rait glinmerartigern Material , dadurch
gekennzeichnet * daß es entsprechend den Ansprüchen

6 bis 8 hergestellt ist. j

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