DE2007717B2

DE2007717B2 - Verfahren zur herstellung von metallbronzen

Info

Publication number: DE2007717B2
Application number: DE19702007717
Authority: DE
Inventors: Donald Stanley Hudson Heights Quebec Jackson (Kanada)
Original assignee: International Bronze Powders Ltd
Current assignee: International Bronze Powders Ltd
Priority date: 1970-02-13
Filing date: 1970-02-19
Publication date: 1972-03-30
Also published as: GB1264584A; CA845703A; DE2007717A1

Description

Dus erlmdiingsgeiriiiüe Verfahren wird mit den Zeichnungen näher erläutert.

F i g. I ist ein Fließschema des erlindungsgemüßen Verfahrens;

F i g. 2 ist ein Schema für den zweiten Klassier-Vorgang zur Abtrennung von Fraktion C;

F i g. 3 bis 6 sind Diagramme, aus denen die Eigen- $chafien eines Produktes nach dem Stand der Technik (Fig. 3) und nach der Erfindung (Fig. 4 bis 6) hervorgehen.

Die erste Klassierung erfolgt z. B. durch einen Schwing- oder Rüttelsiebsatz 15 (F i g. 1) mit den Sieben 15a, la/? und 15c. Kleine Metallschnitzel oder -späne werden mit Mahlhilfsmittel oder Schmiermittel »us einem Vorratsbehälter (nicht gezeigt) zusammen rnit einem Lösungsmittel, das durch Leitung 19 aus einer Filterpresse 21 kommt, über Leitung 17 einer Kugelmühle 16 aufgegeben. In der Filterpresse 21 wird das Lösungsmittel vom Mahlgut oder das Mahlhilfsmittel von der Fraktion abgetrennt. Das Mahlgut gelangt von der Mühle 16 durch Leitung Γ3 in den Siebsatz 15. Das Überkorn und die Grobfraktion A werden von 15a und \Sb abgezogen und gemeinsam durch die Rücklaufleitung 27 wieder der Kugelmühle 16 zugeführt.

Die mittlere Fraktion B wird von dem Sieb 15c durch Leitung 29 in die Filterpresse 21 geführt, die Mahlflüssigkeit wird von dort in die Leitung 19 rückgeführt oder aus Leitung 31 gewonnen. Die feine Fraktion C geht durch Leitung 33 in eine Filterpresse 35, die Mahlflüssigkeit gelangt auch hier entweder durch Leitung 19 zurück zu dem Sieb 15 oder wird durch Leitung 36 gewonnen.

Die feine Frakt^;on C und die Mittelfraktion B aus den Filterpressen 35,21 werden ihrer Verwendung 7ugeführt.

Sollte es wünschenswert sein, die feine Fraktion C weiter zu klassieren, wird sie in eine Vorrichtung zum fraktionierten Sedimentieren (F i g. 2) eingeleitet. Die Trenngrenze /wischen den Unterfraktionen, läßt sich mit der Strömungsgeschwindigkeit einstellen. Die aufzutrennenden Fraktionen gelangen in diesem Fall über Leitungen 29 bzw. 33 zur Sedimentierung, worauf die Unterfraktionen in die Filterpressen 21 oder 35 geführt werden können.

Die Korngrenzen der Mittelfraktion B können nicht genau festgelegt werden, da sie von der Konstruktion der Siebn und der Art der Vibration abhängen. Die Siebdimens'on ergibt sich auf Grund der Untersuchungen über die Teilchengrößenverteilung der Fraktionen ß und C. Line Richtlinie für die Auswahl von Sieben geeigneter Größen besteht darin, daß versucht werden muß. das Produkt so in Fraktionen /u teilen, daß deren Gewicht so nah wie möglich beieinandcrliegt. Ganz allgemein kann man sagen, daß die lichte Maschenweite de> Siebes I5r /wischen 49 und 149 μιτι betragen soll.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Vergleichsversuch

Eine Kugelmühlu von 90 cm Länge und 90 cm Durchmesser wurde nvt 1000 kp Stahlkugeln mit 0,6 bis 1,3 cm Durchmesser gefüllt, Nach dem Einlaufen wurde eine Aufschlämmung von feinen Aluminium' 6s schuppen in einem geudkettigen aliphatischen Lösungsmittel auf Erdölbasis (Varosol mit 43% FeststoffeehalO mit einer Geschwindigkeit von 78 kg/h in einen Schwingsiebsul/. mit abgestuften Prüfsieben von 177 bis 44μηι Maschenweite geleitet. Die Feinfroktion C <aA μΐη wurde mit einer Geschwindigkeit von 2,7 kg/h abgezogen. Die Grobfraktion A wurde zusammen mit dem Uberkorn mit 2,7 kp Rohmaterial in die Mühle rückgeführt und, wenn erforderlich, wurden noch Lösungsmittel und Mahlhilfsmittel zu gegeben. Das aus der Filterpresse kommende Produkt war weitgehend frei von Lösungsmittel. Das Lösungsmittel wurde in den Prozeß zurückgeleitet. Die Eigenschaften des nach dem Stand der Technik hergestellten Produktes sind in der Tabelle enthalten.

Beispiel 1

In der Kugelmühle des Vergleichsversuches wurde eine Aufschlämmung von Aluminium in einem geradkettigen aliphatischen Lösungsmittel auf Erdölbasis (Varosol mit 21 % Feststoffgehalt) zerkleinert und der Mürtienaustrag mit einer Geschwindigkeit von 85,7 kp/h auf den Siebsatz des VeiV-eichsversuchs überführt. Der Siebsatz war so gewählt ur»J eingestellt, daß ungefähr 2,3 kp/h Feinfraktion (<44μπι) und ungefähr 0,36 kp/h Mittelfraktion (44 bis 59 μπι) anfielen. Uberkorn und Grobkom wurde zusammen mit 2,7 kp Rohmaterial wieder in die Mühle gegeben und, wenn nötig. Lösungsmittel und Mahlhilfsmittel zugegeben. Die Fraktionen B, C wurden mit Hilfe einer Filterpresse weitgehend vom Lösungsniit»el befreit und das Lösungsmittel in die Mahlstufe rückgeführt. Die Eigenschaften der Feinfraktion (<44μπι) sind in der Tabelle angegeben.

Beispiel 2

Die Feinfraktion C <44 μηη aus Beispiel 1 wurde vor Zuführung in die Filterpresse in eine Absetzvorrichtung geleitet. Die Strömungsgeschwindigkeit durch die Absetzvorrichtimg wurde so eingestellt, daß die Feinfraktion C in eine ultrafeine, langsam absehende Unterfraktion in einer Menge von 10% und eine schneller absetzende Unterfraktion von 90° ₀ aufgespalten wurde. Die Eigenschaften dieser Unterfraktionen sind in der Tabelle angegebeu.

Beispiel 3

In Abwandlung des Beispiels 2 wurde die Strömungsgeschwindigkeit so weit erhöht, daß man eine feine Unterfraktion in einer Menge von 5Ü°₀ und eine gröbere Unterfraktion von 50°,₀ erhielt.

In der Tabelle sind die Siebanalysen der Metallpulver zusammengestillt. Diese wurden mikroskopisch ermittelt, wozu die Pigmente in Kollodium dispergiert und 1000 Teilchen ausgezählt und deren Größe bestimmt wurde. Aus den Mengenantei'en bekannter Größen in den ausgezählten Teilchen läßt sich die prozentuale Korngrößenverteilung ermitteln und eine Sichkurve aufs:.Ilen.

Obwohl die Siebkurven der Pigmente aus dem Vergleichsversuch und Beispiel 1 unterschiedlich sind, geben sie keine Anhaltspunkte für die deutliche Verbesserung der Reflexion. Die Ursache dafür kann erklärt werden, wenn man aus den Siebkurven die relativen für die Reflexion mt Verfügung stehenden Flächen für jeden Teilchengrößenbereich errechnet. Das kann dadurch geschehen, daß man die Zählwerte für jeden Teilchengrößenbereich mit einem Faktor multipliziert, der dem Quadrat der mittleren Teilchengröße proportional ist. Dabei geht man von der Annahme aus, daß die bei Schuppenpigmenten verfügbare

reflektierende Fläche, nur zu deren einer Fläche proportional ist. Das daraus abgeleitete Reflexionsvermögen jedes Pigments wird nun aufgetragen in einem Diagramm gegen die Teilchengröße. Dieses Diagramm zeigt die additive Zunahme der reflektierenden Fläche bis 100 °/₀ für das ganze Pigment sowie die Reflexionswerte für die einzelnen Korngrößen in einer Kurve.

Aus den F i g. 3 und 4 ergibt sich deutlich, daß zwischen den Pigmenten des Vergleichsversuchs und Beispiel 1 wirklich Unterschiede bestehen. Während beide Pigmente Feinpigmente von <44 μπι Teilchengröße sind, ergibt sich aus der differentiellen Reflexion der Pigmente des Vergleichsversuchs ein Mittelbereich geringen Reflexionsvermögens zwischen zwei Fraktionen bei etwa 25 μιη, wogegen das erfindungsgemäß hergestellte Pigment nach Beispiel 1 monodispers ist und keinen Mittelbereich geringen Reflexionsvermögens besitzt. Das Aussehen des Pigments nach Beispiel 1 scheint viel klarer und erweckt weniger den Eindruck von feineren Teilchen hinter gröberen Teilchen.

Fs ist möglich, die Trennschärfe zwischen den Teilchengrößenbereichen bei dem bekannten Verfahren zu verbessern, indem das Mahlgut sehr schnell aus der Zerkleinerungsvorrichtung oder Mühle ausgetragen wird. Solche Pigmente liegen hinsichtlich ihres Reflexionsvermögens zwischen den Werten des Vergleichsversuchs und des Beispiels 1. Dazu benötigt man jedoch außerordentlich große Aggregate. Es ist bequemer und wirtschaftlicher, erfindungsgemäß die gewünschte scharfe Klassierung zu erreichen, indem man eine Mittelfraktion entfernt. Diese Mittelfraktion von 44 bis 59 μπι Teilchengröße ist ebenfalls für bestimmte Zwecke als Pigment geeignet.

Aus den in der Tabelle und den F i g. 5 und 6 angegebenen Werten wird deutlich, daß eine weitere wünschenswerte Klassierung der Feinfraktion C (<44 μιη) durch die Maßnahmen der Beispiele 2 und 3 erreicht werden kann. Je nach dem Maß, in dem die Feinfraktion C in eine langsamer sinkende und daher feinere und eine schneller sinkende gröbere Unterfraktion aufgespalten wird, läßt sich die gewünschte Trennschärfe einstellen. Durch diese zwei Trennverfahren können eine ganze Anzahl von Pigmenten hergestellt werden. Die optischen Eigenschaften dieser verschiedenen Pigmente scheinen nicht von der Lage des Kurvenmaximums (F i g. 6) abzuhängen, sondern

ίο von der relativen Größe der reflektierenden Fläche der groben und feinen Fraktionen. Prüfplatten mit Anstrichen aus den beiden Teilfraktionen nach Beispiel 3 wirken sehr unterschiedlich. Die Beispiele 2 und 3 bringen ein außerordentlich wirksames Verfahren zur Herstellung von klassierten Pigmenten, deren maximale Teilchengröße sehr viel kleiner ist, als sie durch handelsübliche Siebe erreicht werden kann.

Die Reflexionsmessungen wurden durchgeführt mit einem unter der Bezeichnung »Colormaster« von Manufacturers Engineering and Equipment Corp., USA, erzeugten Reflexionsmeßgerät, und zwar erfolgten die Reflexionsmessungen mit 3 monochromatischen Strahlungen, und zwar rot, gelb und blau.

Aus dtu in folgender Tabelle angegebenen Reflexionswerten für die Pigmente des Vergleichsversuchs und der Beispiele 1, 2a, und 3 a ergibt sich, daß die erfindungsgemäßen Pigmente in etwa gleicher Größenordnung der Teilchengrößenverteilung, wie das Pig· ment nach dem Stand der Technik, merklich höhere Reflexionswerte besitzen. Die erfindungsgemäßer Beispiele 2b und 3 b zeichnen sich durch eine besonder; geringe Korngröße aus. Bekanntlich beeinflußt di< Korngröße des Pigments in entscheidendem Maß« dessen Reflexionsfähigkeit. Es ist daher beachtenswert daß die Reflexion der sehr viel feineren Pigmente Ii und 3b nur geringfügig niedriger liegt als die Reflexions werte des sehr viel größeren Pigments nach dem Stan< der Technik.

	<5 7,	5 bis 10 i ^0/»	Teilchengrößenverteilung, 10 bis 15 I 15 bis 20 10 bis 20 °/o ; 7, ! %	0,2	j 14,7	μπι : 20 bis 30 , 7n	30 bis 40 7o	40 bis 50 »/„	Reflexionswerte Rot Gelb Blau	35.8	36,3
Vergleichs versuch (Stand der Technik) ...	60,8	19.6			: 14,7	1,9	2,4	0.5	35,9	36.6	37.1
Beispiel 1 ....	54,2	j 26,4		: 15,6 (	3.3	0,9	0.4	36,8	37.0 32,0	37.4 32.f
Beispiel 2a ... Beispiel 2b ...	55,5 84,5	: 23,5 ; 12.7	2,5	: 15.0 ! 6,8	3,6	1-2	0,5	37.1 32.3	37.5 33,9	38,( 34,f
Beispiel 3a ... Beispiel 3b ...	58,2 77,2	! 20,7 14,6		^: 4,3 i i 1.2 ^:	1.2 0,2	0.6	37.8 34,2

a = schneller absetzend,
b = langsamer absetzend.

Es ist nicht erfindungswesentlich, daß ein Siebsatz verwendet wird, sondern es kann jede übliche Trennvorrichtung verwendet werden, die mindestens drei möglichst scharfe Kornklassen aus dem Mühlenaustrag zu liefern vermag (z.B. Wi 1 f 1 ey h e r d, »Handbook of Mineral Dressing«, von Taggert, Wiley & Söhne, 1945, Kap. 11-62 bis 11-90).

Es ist für das erfindungsgemäße Verfahren ebenfal nicht nötig, Kugelmühlen anzuwenden, sondern ι kann jede Zerkleinerungsvorrichtung dienen, die durc Schlag oder Reibung eine ausreichende Zerkleinerur der Metallteilcheii und Flachwalzen zu einem schu] penartigen Produkt bewirkt.

Außerdem brauchen für die Sedimentation nicl notwendigerweise die erwähnten Vorrichtungen ve

wendet zu werden, sondern jede Art von Klassierer ist brauchbar, uiü eine Feinstsichtung der Feinfraktion in Teilfraktionen vorzunehmen, z. B. ein Hydrozyklon (»Handbook of Mineral Dressing«, von Taggert, Wiley & Söhne, 1945, Kap. 8,10 und 11).

Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einer Reihe von schuppigen Metallpigmenten, derenTeilchen-

größe zwischen durch einfaches Sieben erhältlicher und solchen liegen, die durch mechanische Klassierung nicht mehr aufgetrennt werden können.

Erfindungsgemäß herzustellende Metallbronzen be stehen in erster Linie aus Aluminium und Kupfer legierungen, aber auch ausZink, korrosionsbeständigen Stahl, Silber odtr Gold.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809!

Claims

1 2 einem schuppigen Pigment erfolgt im Lack ein Auf-Patentansprüche: schwimmen der Pigmentteilchen infolge ihrer Bliltt- chenform an die Oberfläche des aufgetragenen An-

1. Verfahren zur Herstellung von schuppigen Strichmittels und führt zu einem spiegelartigen metal-Metallbronxen durch Naßmahlen und Rückführen ä tischen Aussehen; dies ist bei nicht schuppigen Pigvon groben Teilchenfraktionen in die Mühle, Ab- menten nicht der Fall.

scheiden der Mahlflüssigkeit und Trennen des Bei allen oben beschriebenen Herstellungsverfahren

Mahlgutes in zumindest 2 Teilchenfraktionen, da- wird üblicherweise eine Klassierung des zerkleinern, η durch gekennzeichnet, daß man das flockigen Produktes durchgeführt. Der Zweck der Mahlgut in zumindest 3 Teilchenfraktionen trennt, io Klassierung besieht darin, Überkorn in den Zerdie feinste Fraktion gewinnt, die mittlere(n) kleinerungsvorgang zurückzuführen und ein konti-Fraktion(en) aus dem Prozeß ausscheidet und nuierliches Arbeiten zu ermöglichen. Das so herzumindest eine Grobfraktion mit dem Uberkorn gestellte Pigment neigt jedoch dazu, einen unerin die Mühle rückführt. wünschten grauen oder blauen Farbton zu ergeben,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 15 wenn es als Pigment für verschiedene Anwendungszeichnet, da3 man mittlere Fraktionen mit einer bereiche verwendet wird. Das kommt daher, daß bei Teilchengröße zwischen 44 und 59 μπι aus dem der Klassierung normalerweise eine obere Grenze der Prozeß ausscheidet. Teil, .lengröße eingestellt wird, ohne Rücksicht auf

3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 die Teilchengrößenverteilung der Siebanalyse. Dies oder 2 für die Herstellung von Metallbronzen aus 20 gilt insbesondere für die kleinen Teilchengrößen. Die Aluminium, Kupferlegierung, Zink, korrosions- Menge und Teilchengrößenverteilung innerhalb der beständigem Stahl, Silber oder Gold. feinen Fraktionen kann in bestimmten Grenzen eingestellt werden, indem man die Geschwindigkeit der Rückführung des Uberkorns erhöht. Dem sind jedoch

25 praktische Grenzen geseizt. da die Klassierungsvorrichtung überlastet werden kann, falls sie keine ungewöhnlich große Kapazität hat.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung Es ist daher die erfindungsgemäße Aufgabe, ein

von gut klassierten schuppigen Metallpigmenten, die Verfahren zur Herstellung von Metallbronze als «ich durch besonders hohen Gla"z, Fa-btreue und 30 Pulver oder Paste mit einer besser eingestellten hervorragendes Färbevermögen in Anstrichmitteln Teilchengrößenverteilung und im wesentlichen frei auszeichnen. von ultrafeinen Teilchen zu entwickeln. Es hat sich

Metallpulver oder -pasten, die als Pigmente für gezeigt, daß feine Aluminiumpigmente, die einen Anstrichmittel dienen, werden im allgemeinen als Durchmesser von 37 bis 43 μηι besitzen, einen ziemlich i>Bronzepulver« oder »Bronzepaste« bezeichnet, selbst 35 grauen Farbton haben. Erfindungsgemäß hergestellte dann, wenn sie aus Metallen oder Metallegierungen Pigmente mit genau eingestellter Tclchengrößenhergestellt werden, die keine Bronzen im engen Sinn verteilung zeigen besseren metallischen Glanz und des Wortes sind und auch das spezifische Aussehen überragende Farbreinheit. Polychrome Anstriche aus von Bronzen nicht besitzen. Die Ausdrücke »Bronze- üblichen Anstrichmitteln mit den erfindungsgemäß puKer«. »Bronzepaste« oder »Bronzeanstrichmittel«, 40 hergestellten Pigmentpasten besitzen bessere Brillanz wie sie hier verwendet werden, sind im weitesten all- und Farbreinheit und zeigen ein höheres Reflexionsgemeinen Sinn gemeint und umfassen alle metallischen vermögen als solche mit ü Wichen Aluminiumpigmenten. Pulver. Pasten oder Anstrichmittel, die einem Gegen- Es werden somit die allgemeinen Forderungen an

stand oder einer damit gedeckten Oberfläche ein klassierte metallische Pigmente bei Anwendungen in goldenes, gelbes, silbriges oder sonstiges metallisches 45 polychromen Anstrichen oder zur Pigmentierung von Aussehen verleihen. Das erfindungsgemäße Verfahren Kunststoffen erfüllt (»Special Effects«. De/ember 1961. ist wirtschaftlich und ergibt ein besser klassiertes in Modem Plastics und »Evaluation and Description Pigment als andere bekannte Herstellungsverfahren. of Metallic Colors" in -ociety of Plastics Engineers Bronzepulver werden entweder, in Fällen wo ein Journal. 3d. 21. Nr. IZ. ,965).

goldener oder gelber Farbton erzielt werden soll, aus 50 Gemäß der Erfindung werden grobe Teilchen eines Kupferlegierungen. wie Messing, hergestellt oder aus Metalls in einer inerten Flüssigkeit naß vermählen Aluminium, wenn der Anstrich ein silbriges Aussehen und der Mühlenaustrag in mindestens drei Fraktionen besitzen soll. Solche Pulver werden entweder in aufgeteilt, und /war in zwei grube Fraktionen von kleinen Flammermühlen gestampft und anschließend verschiedener Teilchengröße Λ und B und eine feine mit rotierenden Bürsten oder anderen Vorrichtungen 55 Fraktion C. Die gröhsic Fraktion Λ wird wieder in poliert, wobei man eine kleine Menge eines geeigneten die Mühle ri'nkgeführt. Die mittlere Fraktion R w ' Schmiermittels zugibt, oder in einer inerten Flüssigkeit laufend ausgetragen. Die Fraktion C wird günstig
gemahlen und abschließend vom flüssigen Mahl- weise abgetrennt, die Flüssigkeit entfernt und ei >s medium in dem gewünschten Maße abtrennt, je nach- erhaltene Pulver oder die Paste ihrer Verwendung dem, ob eine Paste oder ein Pulver hergestellt werden 60 zugeführt, Auch die Fraktion B kann als Pigment lollen (USA.-Patentschriften 1 930 684, 1 954 462, geeignet sein.

1832 868, 2 112 497, 1498 318, 1932 741, 2136 445, Erfindungsgemäß kann eine weitere Trennung tr-

2 002 891). Das Polieren von naß gemahlenen Pasten reicht werden, indem mindestens eine der Fraktionen B •rfolgt in bekannter Weise (USA.-Patentschrift und C weiter klassiert wird, und zwar nach einem 2 591 245). Man erhält Pasten oder Pulver von zwei 65 anderen Verfahren als bei der ersten Trennung, z. B. bestimmten Arten. Durch geeignete Wahl der Mahl- durch fraktioniertes Sedimentieren auf zwei oder mehr lind Poliermittel können entweder schuppige oder Fraktionen mit einer sehr genauen und engen Teilohennicbt schuppige Lackpigmente hergestellt werden. Bei größenverteilung.