KR101200119B1

KR101200119B1 - 안료용 가성입자의 형성방법 및 형성장치

Info

Publication number: KR101200119B1
Application number: KR1020077028556A
Authority: KR
Inventors: 윌리엄 엘. 보하치; 크리스토퍼 에스. 보하치
Original assignee: 매뉴팩쳐링 앤드 프로세스 테크놀러지스, 엘엘씨; 티옥사이드 그룹 서비시즈 리미티드
Priority date: 2005-06-06
Filing date: 2005-06-06
Publication date: 2012-11-12
Also published as: AU2005332691B2; KR20080056113A; WO2006132628A1; EP1896253B1; ES2475983T3; CA2610864C; CA2610864A1; AU2005332691A1; EP1896253A1; BRPI0520392A2; SI1896253T1; CN101203375B; BRPI0520392B1; JP2008545848A; PL1896253T3; CN101203375A; EP1896253A4

Abstract

본 발명은 안료입자에서 안료용 가성입자의 형성방법에 관한 것으로, 가스로 안료입자를 분극화하는 단계와 분극화된 안료입자를 안료용 가성입자로 응집하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명은 분자 간의 정전기 인력의 유도수위로 결합된 안료입자로 이루어진 안료용 가성입자에 관한 것으로, 가성입자는 실제로 내부먼지를 가지고 있지 않다. 덧붙여서, 장치는 안료입자에서 안료용 가성입자를 창출하는 것으로, 이 장치는 원통형상의 내부표면과, 내부표면에서 안쪽으로 뻗어 있고 중공관의 축 길이방향을 따라 위치된 다수의 스쿠프 및 가스를 통과하여 안료입자를 지나가게 하는 수단을 구비한다. 본 발명의 다른 실시예들이 명세서에 기재되어 있다.

Description

안료용 가성입자의 형성방법 및 형성장치 {Methods for forming pigment pseudoparticles}

본 발명은 일반적으로 안료입자로부터 안료용 가성입자(pseudoparticle)를 형성하는 장치와 방법뿐만 아니라 이로부터 생산된 안료성 가성입자에 관한 것이다. 더욱 특별하게는, 본 발명의 실시예는 안료입자를 분극화시키고 안료용 가성입자를 형성하기 위해 분극화된 안료 입자를 응집한다.

이산화티타늄 안료입자, 산화철 안료입자, 펄(pearlescent) 안료입자 및, 다른 산화금속물 안료입자들은 화장품, 세척제, 도료, 플라스틱 및, 다른 제품에 사용되고 제품의 색상을 첨가하고 제품을 불투명하게 하는 산업분야에서 사용된다. 통상적으로, 이는 착색될 액체에 안료 펠릿과 분말의 혼합으로 실행된다. 안료 펠릿의 바람직한 특성은 안료 작용시스템의 분산도, 벌크의 용이한 취급, 안료 펠릿을 오염시키는 먼지의 양과 용이한 계측으로 되어 있다.

착색될 매체에 분산을 향상시키기 위해, 안료는 바람직하기로 무기성 안료입자의 미세한 분말 형태로 종종 생산된다. 분말은 통상적으로 생산의 최종단계로 제트-밀, 샌드밀, 해머밀, 롤러밀로 처리되어 분산 및 광택효과를 갖게 된다. 하지만, 밀링처리된 종래의 안료는 일반적으로 조악한 건조흐름특성을 나타내고 먼지화 되는 단점을 갖는다. 이러한 분말을 사용하는 동안에, 고가의 측정이 먼지의 유해한 결과(예컨대, 작업장의 안정성, 생태학적 개념, 생산성 보장 등)를 줄이기 위해 실행되야만 하므로, 시간, 비용 및 다른 자원을 소모한다. 덧붙여서, 이러한 분말로 만들어진 펠릿은 일반적으로 취급, 저장, 이송 및 펠릿 분쇄 없이 제조설비로의 주입 상에 어려움을 갖게 한다. 따라서, 좋은 안료 분산을 성취하는 제품은 종종 좋은 안료 안정성을 확보하기 어려우며, 좋은 안료 안정성을 성취하는 제품은 종종 좋은 안료 분산을 확보하기 어렵다.

시도된 종전의 공정들은 화학첨가제를 사용하여 이러한 문제점들을 해결하고 자 하였다. 예컨대, 미국 특허 제4,285,984호("피어스")는 무진안료를 자유롭게 유동시켜 생산하는 공정을 기재한 것으로, 공정은 분말 안료를 구성하는 미세하게 분리된 왁스를 텀블링(tumbling)하는 단계를 포함하며, 왁스가 안료를 흡수하고 핵 안료는 스프레이-냉각 왁스 구성물로 이루어진다. 또한, 미국 특허 제4,375,520호("페니")는 고체형 저분자량 폴리머와 액상 폴리머를 포함한 입자의 처리를 기재하고 있다.

다량의 분말을 처리함에 있어서 반복적으로 나타나는 문제점은 점결(caking), 랫 홀링(rat holing), 가교(bridging)이다. 안료 안정성은 저장과 운송을 위해 중요하고, 저장된 안료가 열, 습도 및 시간당 압력에 영향을 받을 때 바람직하지 못한 안료의 응집 및 숙성을 피하는 것이 바람직하다. 미세하게 분쇄된 분말과 병합되어 먼지와 관련된 문제점은 안료입자가 종종 안료 펠릿으로 형성된다는 점이다. 하지만, 안료 펠릿은 매체 내에서 쉽게 분산되어야 하고 펠릿이 감소된 안료 흐름과 다른 문제점을 야기하는 공급바인(bine)이 막히지 않게 해야만 한다.

이러한 문제점들의 해결방안들이 종래기술에서 시도되었다. 예컨대, 미국 특허 제5,604,279호("베르나르")는 적어도 25 wt%의 부탄-1을 함유한 적어도 2개의 다른 모너머로 구성된 비정형성의 폴리-알파-올레핀에서 미세하게 분산된 하나 이상의 착색제를 갖춘 자유유동체로 이루어진 착색구성물을 기재한다. 미국 특허 제5,199,986호("크로켓")은 자유유동 및 무진의 과립형태에서 상기 안료에 병합되는 무기질 안료에 건축소재를 착색하기 위한 공정을 기재하는바, 안료 과립상은 후과립 과정후에 스프레이 건조과립에서 생산된다.

분산성은 매체에 균일하거나 균질하게 혼합될 수 있는 안료의 측정도이고, 매체에 나쁜 분산은 럼프(lump), 표면 결함, 색상줄, 비균일한 착색 및, 매체 내에서 불완전한 색상상태에서 커다란 응집을 야기한다. 종래기술의 방법은 분산성을 향상시키거나, 안료가 예컨대 코팅 혹은 플라스틱 구성물로 분산될 때 향상된 성능을 성취하도록 안료의 표면처리로 건조유동성을 향상시키도록 한다. 예컨대, 미국 특허 제3,925,095호("복맨")는 무기성 안료 혹은 충전물 및 히드록시알킬화 알킬렌 디아민(hydroxyalkylated alkylene diamine)으로 이루어진 분산되는 구성물을 기재하는 한편, 미국 특허 제4,056,402호("구찌")는 비이온 분산제를 갖고 있는 물에 안료를 밀링하고, 셀룰로오스 에테르에 분산하는 밀링된 안료를 혼합하고, 나머지 혼합물로부터 물을 제거하면서 제공되는 안료 구성물을 기재하다.

미국 특허 제4,310,483호("도르펠")는 첨가물 및 과립형 보조물을 사용하여 열적 텀블링 과립으로 과립상을 생산하는 공정을 기재하고, 미국 특허 제4,464,203 호는 안료와 에틸렌옥사이드를 함유한 농축된 안료제제를 기재한다. 또한, 안료는 왁스, 수성용매, 폴리머 등으로 처리된다. 예컨대, 미국 특허 제4,127,421호("퍼릴")은 부서지기 쉬운 탄화수소수지에서 분산된 납 크롬산을 함유한 안료의 수성 슬러리의 형태를 기재한다. 또한, 미국 특허 제4,762,523호는 응축으로 생산된 연결고리가 긴 폴리에스테르 계면활성제를 혼합하고, 석유와 용융된 왁스로 이루어진 그룹에서 선택된 본질적으로 비휘발성 액체를 첨가한다.

저분진의 자유유동 분말을 만드는 다른 방법은 스프레이 건조로 성취될 수 있다. 일반적으로, 이러한 제품들은 조악한 착색특성을 나타냄으로 최종 사용자는 일반적으로 자유유동, 저분진, 조악한 착색특성을 갖는 스프레이 건조 안료 및 조악한 유동특성을 갖는 밀링된 안료의 먼지 사이에서 선택해야 한다. 예컨대, 미국 특허 제3,660,129호("뤼진스랜드")는 가수산화물을 갖는 산화티탄 안료를 코팅하고 안료를 샌딩 및 건조한다. 이는 직접 펠릿으로 사용할 수 없는 높은 비율의 미세한 입자를 갖는 소형 입자크기로 갖게 한다. 또한, 이러한 수소성(hydorphobic) 스프레이-건조 후 처리는 입자를 다소 훌륭한 유동성을 갖게 하지만 예외적으로 다량의 먼지를 생산하게 된다.

스프레이 건조에 관련된 다른 특허는 전술된 크로켓 특허뿐만 아니라 유기실록산(organosiloxane)의 사용에 대해 기재하는 미국 특허 제4,810,305호("브라운") 및 동 제5,035,748호("부로우")를 포함한다. 덧붙여서, 미국 특허 제5,733,365호("할코")는 수성 밀링과 표면 처리 및 무기성 안료를 기재하고, 동 제5,908,498호("카우프맨")는 안료와 물의 분산슬러리를 형성하고, 슬러리를 밀링하며, 슬러리를 밀링한 안료에 처리제를 적층하고 있다.

종래기술에 따른 각각의 방법과 제품은 다른 특성의 질이 향상되므로서 안료의 바람직한 특성 중 적어도 하나가 부족하게 된다. 종래기술은 부서지기 쉽고, 매우 분산되고, 원활하게 방출되며, 가교와 랫 홀링을 완화하고, 실제로 분진을 없애며, 쉽게 계측되고, 매우 밀집되며, 조밀화를 방해하는 특성을 동시에 소유하는 안료 펠릿을 형성하는 문제점을 해결하는데 실패한다.

예컨대 이산화티타늄과 같은 안료입자는 일반적으로 안료의 응집력때문에 유해성 클럼핑(clumping)특성을 갖고, 수송 및 저장을 위해 이동하는 동안에 입자는 매우 클럼핑되고 점결된다. 하지만 사용중에, 이산화티타늄은 미세한 분말 혹은 먼지를 형성하여 공기중으로 살포되고 추가로 주변영역으로 달라붙는다. 먼지의 감소는 심각하게 건강 뿐만 아니라 미국 국립산업안전보건연구소(NIOSH), 노동부와 환경청의 개념에 대한 장점을 저해한다. 또한, 이러한 덩어리들은 분말코팅과 플라스틱 사용에 병합될 때 광학적 특성에 악영향을 끼칠 수 있다.

종래기술에서 나타난 단점을 극복하기 위해, 명세서에 기술될 본 발명의 실시예는 정전기를 사용하여 안료입자 사이에 결합인력을 유도한다. 기재된 본 발명의 실시예는 첨가물의 함유와 건조스프레이 없이 착색특성을 보유한다.

본 명세서에 기재된 방법은 안료입자로부터 안료용 가성입자를 형성하는 것이다. 방법은 가스로 안료입자를 분극화하는 단계와 안료용 가성입자를 형성하기 위해 분극화된 안료입자를 응집하는 단계를 포함한다. 바람직한 실시예에서, "응집"이라는 용어는 입자 크기 확대에 관한 공정을 언급하여 사용된다. 작은 미세입자는 최종제품과 같이 사용을 하기 위해 입자의 클러스터(cluster)로 모여지는바, 클러스터는 실제로 구형상으로 되는 것이 바람직하다. "안료용 가성입자(pigment pseudoparticle)"이라는 용어는 안료입자의 부서지기 쉬운 클러스터를 언급하여 사용되며, 안료용 가성입자는 비응집된 안료입자(예컨대, 분말)의 집결보다 더 큰 밀도를 갖는다. 안료용 가성입자는 다수의 입자들과 비교하여 종래의 펠릿과 유사하다.

바람직하기로, 안료입자는 이산화티타늄으로 이루어지는 한편, 안료입자는 한정되지 않은 실례, 적당한 산화금속 입자를 구비한 임의의 적당한 입자로 이루어진다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, "안료입자"는 사용중에 비휘발성을 갖고, 통상적으로 불활성, 충전제, 증량제 등으로 언급된다.

"분극", "분극화" 등의 용어는 일반적으로 자석을 분자(또는 입자)의 전하 밀도의 공간위치 및 크기로의 변위를 언급하므로, (1) 분자(또는 입자)의 음극전하 및 (2) 분자(또는 입자)의 양극전하를 창출한다. 바람직한 실시예에서, 분극화된 안료입자는 안료입자의 분자 간에 반 데르 발스의 결합을 증가시켜 충분히 큰 전하변위를 갖는다. 몇몇 양상에서, 안료입자의 분극은 안료입자의 적어도 일시적으로 쌍극자를 유도하는 단계를 포함한다. 몇몇 양상에서, 안료입자의 분극은 안료입자의 모든 분자보다 적게 분극화하는 단계를 포함하다. 몇몇 실시예에서, 안료입자는 전하를 띠게 되는바, 바람직하게는 가스로부터 전자를 뺏는다.

바람직한 방법은 중공관 내에서 가스흐름을 통과하여 안료입자를 지나가게 하는 단계를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 흐름은 또한 이들 사이를 통과한 후에 안료입자로부터 과열을 이송한다. 바람직하게는, 유동성은 흐름이 안료의 소량을 이송시킬 것이다.

몇몇 실시예에서, 안료용 가성입자를 형성하는 분극화된 안료입자의 응집은 분극화된 안료입자의 파일(pile) 상으로 분극화된 안료입자의 일부를 적층시키는 단계를 포함하는바, 파일은 파일의 안식각(angle of repose)보다 큰 경사각을 갖는다. "안식각"이라는 용어는 평면에 안착된 안료입자가 휴면상태에 있는 평면의 최대 기울기를 언급하는 것이다. 몇몇 실시예에서, 안료입자는 실제로 구형상으로 응입되되, 각각의 형상은 약 0.1mm~5.0mm 사이의 직경을 갖는다. 바람직하기로, 안료입자의 응집은 안료입자를 핵화하는 단계를 포함한다. 몇몇 양상에서, 충격통합은 입자가 가스를 통해 낙하한 후에 안착될 때 발생한다.

몇몇 실시예에서, 안료입자는 탈기된다. 안료입자는 분극화된 안료입자를 수용하는 내부 실린더면을 갖춘 축방향으로 회전하는 중공관에서 응집됨으로써, 분극화된 입자의 되풀이되는 전자사태(avalanche)를 유도한다. 몇몇 양상에서, 중공관의 공급주입구가 진동되어 안료입자를 탈기하며, 여기서 진동은 분당 60~ 20,000 정도의 진동수를 갖는다.

안료입자에서 안료용 가성입자를 형성하는 방법은 절연상태, 0~100℃, 약 0.25~15분 사이의 시간 하에서 반복적으로 실행된다. 몇몇 실시예에서, 안료용 가성입자는 예컨대 안료용 가성입자의 표면에 화학첨가제의 층을 도포함으로써 후처리된다. 본 발명의 실시예는 안료입자에서 안료용 가성입자를 형성하는 방법에 따라 생산된 안료용 가성입자를 구비하는데, 도료제는 안료용 가성입자를 구비하고, 마스터 배치(masterbatch)는 안료용 가성입자를 구비한다.

또한, 명세서는 이산화티타늄 입자에서 안료용 가성입자를 형성하는 방법을 기재하고 있다. 방법은 안료입자의 유동이 가스를 통해 중공관으로 통과하는 단계를 포함하므로, 안료입자들 사이에 정전기적 인력이 유발된다. 또한, 방법은 축방향으로 회전하는 중공관을 구비하여 흐름을 발생시킴으로써, 정전기력과 함께 분극화된 안료입자에 반복적으로 전자사태를 유도하여, 전하를 띤 안료입자를 안료용 가성입자로 응집한다. 바람직하기로, 방법은 축방향으로 회전하는 중공관을 구비하여 흐름을 발생시킴으로써, 중공튜브의 내부면에 부착될 스쿠프(scoop)를 유발하여, 안료입자의 일부를 퍼내고, 축방향으로 그 일부를 운송하고, 그 일부를 흐름으로 분배한다. 또한, 방법은 중공관의 공급주입구를 진동시켜 안료입자를 탈기한다. 몇몇 양상에서, 본 발명의 실시예들은 이러한 방법에 따라 생산된 안료용 가성입자를 구비한다.

본 발명의 바람직한 실시예는 분자간의 정전기 인력의 유도수위로 우선적으로 결합된 안료입자로 이루어진 안료용 가성입자를 구비하는데, 안료용 가성입자는 실제로 내부먼지가 없다. 다른 실시예는 분자간의 정전기 인력의 유도수위로 결합된 안료입자로 구성된 안료용 가성입자를 구비한다. 몇몇 실시예에서, 본 발명은 분자간의 정전기 인력의 유도수위로 결합된 안료입자로 구성된 안료용 가성입자를 구비하는데, 후처리된 안료용 가성입자를 구비하는바, 안료용 가성입자의 표면 중 적어도 일부는 화학물로 후처리된다.

여기서 기술된 방법은 안료입자에서 안료용 가성입자를 창출하는 것으로, 원통형 내부면, 높게 위치된 주입단부와 낮게 위치된 배출단부를 갖춘 경사형 중공관을 제공하는 단계와 경사형 중공관의 축방향을 따라 위치되고 원통형 내부표면에서 안쪽으로 뻗어 있는 다수의 스쿠프를 구비하는 단계를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 안료입자는 주입단부에 근접한 원통형상의 내부표면의 일부에 위치선정되고, 가스흐름이 낮게 위치된 배출단부를 향해 경사형 중공관을 통과하여 지나간다. 경사형 중공관은 회전되어 스쿠프와 함께 안료입자를 퍼내고, 안료입자는 경사형 중공관을 축방향으로 회전시켜 스쿠프로부터 분배됨으로써, 가스로 분극화될 때 내부표면에 더욱 근접하게 원통형상의 내부표면의 일부를 향해 안료입자를 낙하시키도록 한다. 경사형 중공관은 또한 축방향으로 회전되어 안료입자를 전자사태함으로써, 안료입자를 안료용 가성입자로 응집한다.

바람직하기로, 본 발명은 안료입자에서 안료용 가성입자를 창출하는 장치에 관한 것으로, 안료입자를 분극화하는 수단과 분극화된 안료입자를 안료용 가성입자로 응집하는 수단을 구비한다. 또한, 장치는 안료입자를 탈기하는 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 여기서 기술된 장치는 안료입자에서 안료용 가성입자를 창출하는 것으로, 중공관과 다수의 스쿠프 및 송풍수단을 구비한다. 바람직하기로, 중공관은 원통형상의 내부표면과 주입단부 및 배출단부를 구비하며, 주입단부를 높게 위치시키고 배출단부를 낮게 위치시도록 기울어지게 위치선정되어 있다. 다수의 스쿠프는 내부표면에서 안쪽으로 뻗어 있고 중공관의 축 길이방향을 따라 위치선정되며, 송풍수단은 배출단부를 향해 중공관을 따라 가스흐름을 통과하도록 사용된다. 바람직하기로, 장치의 실시예는 또한 중공관을 진동시키는 진동수단을 구비함으로써, 안료입자를 탈기한다. 장치는 원통형상의 내부표면과 적어도 하나의 안료입자 및 분극화된 안료입자 사이의 고착화를 최소화하는 수단을 구비한다.

이러한 장치는 분극화된 안료입자를 안료용 가성입자로 응집할 수 있는 장점을 갖는다. 제한적이지 않은 실례를 통해, 이러한 장치는 증가된 총괄밀도와 감소된 패키지크기 및 필요사항, 향상된 흐름, 줄어든 럼핑 및 점결, 증가된 유속의 제어, 줄어든 먼지, 불균형한 구성, 일정한 크기와 형상, 용이한 계측, 증가된 분산성(높은 온도와 습도에서 저장중에 심지어 노출된 후에), 일정한 생상성 및 감소된 내부 및 표면 먼지를 구비한다.

본 발명의 이러한 특징과 목적은 첨부도면을 참조로 하는 바람직한 실시예의 상세한 설명을 통해서 더욱 충분히 이해될 것이다.

명세서의 일부와 병합되는 첨부도면은 본 발명의 실시예를 도해한 것으로, 본 발명의 원리를 설명한다.

도 1은 회전식 원통형 응집기를 사용하는 공정을 나타내는 실시예의 흐름도이다.

도 2는 회전식 원통형 응집기의 실시예를 도시한 우측단면도이다.

도 3은 회전식 원통형 응집기의 다른 실시예를 도시한 좌측단면도이다.

도 4a는 도 3의 A-A 선을 따라 회전식 원통형 응집기의 실시예를 바라본 단 면도이다.

도 4b는 도 3의 A-A 선을 따라 회전식 원통형 응집기의 실시예를 바라본 확대상세도이다.

도 5a는 패들의 실시예를 도시한 평면도이다.

도 5b는 도 5a에 도시된 패들의 실시예를 도시한 측면도이다.

도 6은 회전식 원통형 응집기를 사용하는 방법의 실시예를 를 도시한 측단면도이다.

도면에 도해된 본 발명의 바람직한 실시예에서, 특정 용어가 명료성을 꾀하기 위해 사용될 것이다. 하지만, 본 발명은 선택된 특정 용어를 한정하려는 의도는 아니며, 각각의 특정 용어는 유사한 목적을 성취할 수 있는 유사한 방식으로 작동하는 기술적 균등성을 구비하게 된다.

바람직한 공정처리유니트, 여기서는 회전식 원통형 응집기(150)는 정전기 전하를 갖는 작은 자연통풍식 공기흐름으로 분말화된 이산화티타늄 입자를 응집한다. 회전식 원통형 응집기는 반 데르 발스의 인력을 이용하여 모든 이산화티타늄 입자를 가성입자로 응집하는데, 가성입자는 구형상의 합성입자로 되는 것이 바람직하다.

도 1을 참조로 하여 원리와 바람직한 제작회로를 이해하기 위해서, 제작공정의 실시예가 회전식 원통형 응집기(150)를 사용하여 도시되었다. 연삭기(110)가 안료입자(예컨대, 이산화티타늄 입자)로 이루어진 분말로 형성되도록 사용되되, 그런 다음에 공급저장조(120)에서 저장된다. 그런 다음에, 안료입자는 공급속도를 유지하는 공급밸브(130)를 사용하여 회전식 원통형 응집기(150)로 공급될 수 있다.

아래에서 더욱 상세하게 기술될 회전식 원통형 응집기(150)는 반 데르 발스의 인력을 사용하여 공급된 안료입자를 커다란 가성입자로 응집한다. 기계적 결합(예컨대 압착) 및 화학적 결합(예컨대, 첨가)이 사용될 수 있으나, 꼭 필요한 것은 아니다. 아래에서 기술될 응집공정 중 일부는 회전식 원통형 응집기(150)의 공급주입구를 진동시켜 안료입자를 탈기한다. 결과적으로, 압축기(140)는 건조공기를 회전식 원통형 응집기(150)의 공급주입구로 공급하여 진동설비를 작동시키게 되며, 이는 회전식 원통형 응집기(150)와 공급주입구(205)에서 안료입자를 탈기한다. 안료입자가 안료용 가성입자로 응집된 후에, 안료용 가성입자는 패킹저장조(160)로 운반되어 안료용 가성입자는 운송되기 위해 포장된다.

도 2를 참조로 하면, 회전식 원통형 응집기(150a)의 실시예가 도시된다. 공급주입구(205)는 공급저장조(120)에서 공급밸브(130)를 통해 제어된 속도로 안료입자를 이송한다. 회전식 원통형 응집기(150a)는 공급주입구(205)로부터 안료입자를 수용하고 중심축을 따라 회전하는 경사형 중공관(210)을 구비한다. 바람직하기로, 회전식 원통형 응집기(150a)는 소정의 각도(α)로 기울어져 있으며, 이는 수평에서 20°미만으로 유지되는 것이 바람직하다. 경사형 중공관(210)의 내부표면은 돌기부(215)를 수용한다. 따라서, 안료입자가 경사형 중공관(210)으로 공급될 때, 회전을 통해 돌기부(215)가 안료입자의 일부를 들어 올린다. 경사형 중공관(210)이 연속회전함으로써, 안료입자는 중력의 영향으로 돌기부에서 분산되고 나머지 안료입 자는 공기중에서 착지하면서 나머지 안료입자 상으로 낙하하게 된다.

도시된 바와 같이, 돌기부는 오목형상의 곡률을 구비하는데, 이는 안료입자의 스쿠프의 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 안료가 돌기부에서 분산되는 정도를 향상시킨다. 공기는 안료입자를 분극화하고, 이러한 분극화된 안료입자는 경사형 중공관(210)의 추가 회전으로 응집되어 안료용 가성입자, 예컨대 안료 펠릿(pellet)을 형성한다. 가성입자는 경사형 중공관(210)의 배출구(220)로 배출된다.

도 3 내지 도 5를 참조로 한 원리에서, 회전식 원통형 응집기(150b)의 다른 실시예가 도시되며 이에 대해서 상세하게 기술될 것이다. 회전식 원통형 응집기(150b)의 실시예의 사용방법은 도 6을 참조로 하여 원리적으로 기술될 것이다.

도 3을 참조로 하면, 회전식 원통형 응집기(150b)는 바람직하게는 원통형의 내부표면을 갖는, 더욱 바람직하게는 전반적으로 원통형상으로 된 중공관을 구비한다. 중공관(335)은 단일식 혹은 모듈식 구조로 형성될 수 있으며, 적당한 길이부를 구비할 수 있다. 그러나 중공관(335)은 모듈식으로 되는 것이 바람직하고, 제1영역 공정튜브(335a)와, 제2영역 공정튜브(335b), 제3영역 공정튜브(335c) 및, 제4영역 공정튜브(335d)로 된 4개의 영역 공정튜브를 구비하여 도시한다. 중공관(335)은 길이방향의 중심축을 따라 회전할 수 있다. 바람직하기로, 공정튜브는 플랜지(325)로 장착된다.

회전식 원통형 응집기(150b)는 공급저장조(120)로부터 제1영역 공정튜브(335a)로 안료입자를 수용하도록 단부 상에 공급주입구(360)와 공급원뿔체(355) 를 갖추고 있다. 회전식 원통형 응집기(150b)는 제4영역 공정튜브(335d)에서 안료용 가성입자를 배출하도록 나머지 단부 상에 배출포트(385)를 갖추고 있다. 중공관(335)는 수평에서 소정의 각도로 기울게 배열되는 것이 바람직하다(도 3 내지 도 5에 도시되지 않음). 중공관(335)의 경사각도는 바람직하게는 약 10°이상, 더욱 바람직하게는 약 7°로 되어 있다. 기울어지면, 공급주입구(360)와 공급원뿔체(360)를 갖춘 단부는 배출포트(385)를 갖춘 단부보다 높게 위치된다. 경사각도는 회전식 원통형 응축기(150b)를 관통하는 안료입자의 운반을 향상시키거나 회전식 원통형 응축기(150b)에서 보유시간을 증가시키기 위해 변화시킬 수 있다.

도 3을 참조로 하여, 회전식 원통형 응집기(150b)의 중공관은 구동수단(305)에 연결되되, 구동수단이 가변속도 기어 감속기 드라이브(variable speed gear reducer drive)가 바람직하며, 중공관(355)의 회전을 돕는다. 구동수단(305)이 유연한 드라이브 커플링으로 된 커플링 수단(310)을 매개로 하여 중공관의 회전을 구동한다. 바람직한 실시예에서, 구동수단(305)이 구동플레이트(315,320)와 플랜지(325)를 매개로 하여 제4영역 공정튜브(335d)에 작동가능하게 연결된다. 회전식 원통형 응집기(150b)는 중공관의 회전이동을 용이하게 하도록 트러니온(370;trunnion) 상으로 중공관(335)을 지지하는 프레임(365)을 구비하는 것이 바람직하다. 타격기(striker: 330)가 중공관(335)에 장착되어 진동을 발생시킨다. 이는 원통형의 내부표면과 적어도 하나의 안료입자 및 분극화된 안료입자 사이에 임의의 고착을 최소화시킨다. 안료입자가 원통형상의 내부표면에 고착되면, 타격기가 진동을 발생하여 원통형상의 내부표면으로 입자가 고착되는 것을 방지한다.

도 4a 및 도 4b를 참조로 하면, 중공관의 내부표면은 바람직하게 다수의 패들(375)을 수용한다. 각각의 패들(375)은 원통형상의 내부표면에서 안쪽을 향해 뻗고 세트(도면에서는 제1,2,3세트의 3개의 세트로 된 패들(375)를 도시함)를 포함하는 것이 바람직하다. 각각의 패들(375)로 구성된 세트는 실제로 나선형으로 원통형상의 내부표면을 따라 위치선정된다. 중공관(335)의 내부구조는 리프터(380)를 수용하여서 타격기(330)를 작동한다. 리프터(380)가 중공관(335)의 회전으로 작동되며 중공관(335)의 원주에 대해서 일정 간격으로 배치된다. 따라서, 타격행위가 연속적(연속적으로 회전되는 한)이면서 주기적(리프터의 간격에 따라)으로 이루어진다. 리프터(380)와 타격기(330)는 압축기로 공급된 건조공기로 작동되는 공압식으로 되어 있는바, 바람직하게는 압축기(140;도 1 참조)는 건조공기를 회전식 원통형 응집기(150)의 공급주입구(205)로 공급하여 진동설비를 작동시켜 안료입자를 탈기한다.

도 5a 및 도 5b를 참조로 하면, 패들(375)의 바람직한 실시예가 기술될 것이다. 평면도로 도시된 도 5a는, 패들 단부의 곡률은 패들(375)의 폭(w)에 관련되어 있으며, 반경(R1)은 패들(375)의 폭(w)에 절반으로 되어 있다. 측면도로 도시된 도 5b는, 패들 길이부의 곡률이 패들의 한쪽 단부에서 나머지 단부까지의 선형부(l)에 비례한다. 곡률 반경(R2)은 삼각형의 측면 중 하나가 선형부(l)로 되어 있는 정삼각형의 최외각점에서 거리를 측정하여 형성되는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 곡률 반경은 선형부(l)와 동일하다.

패들(375)의 기하학적 구조는 패들(375)이 안료입자를 분산하도록 안료입자들 사이로 공기량을 최대화시킬 수 있게 되어야 한다. 원통형상의 내부표면이 회전 하는 동안에(예컨대, 중공관(335)의 회전하는 동안에), 패들(375)이 안료입자를 퍼내고서, 연속적으로 회전하면서 안료입자를 분산하는데, 패들(375)의 각도는 지면에 대해서 증가하고 중력이 안료입자를 패들(375) 아래쪽으로 잡아당긴다. 패들(375)의 스푼형태의 기하학적 구조는 안료입자와 병합된 안식각을 갖는데, 지면에 대한 패들(375)의 각도가 변화하면서 많은 양의 안료입자가 장시간 동안 패들(375)에 안착될 수 있다.

패들(375)과 중공관(335)의 원통형상의 내부표면은 스테인레스강으로 되는 것이 바람직하며, 이는 안료용 가성입자를 오염되지 않게 한다. 낮은 등급의 소재로는 강철이 사용되는데, 철의 불순물 또는 접촉이 중요한 결과를 초래하지 않는다.

도 6을 참조로 하면, 회전식 원통형 응집기(150b)를 사용하는 방법의 바람직한 실시예가 아래에서 기술될 것이다. 안료입자, 바람직하게는 이산화티타늄이 공급주입구(360)를 매개로 하여 중공관(335)로 공급된다. 바람직한 실시예에서, 자연통풍(605)이 공급주입구(360)에서 근접하게 중공관(335)을 통과하고 배출포트(385)를 매개로 배출된다. 바람직한 실시예에서, 통풍이 뜨거운 공기의 흐름을 따라 공급주입구(360)로 안료입자를 공급하도록 만든다. 안료입자는 회전식 원통형 응집기(150)의 경사와 공급원뿔체(360)로써 강제로 전진하게 된다.

그런 다음에, 안료입자는 중공관(335) 내부에서 분극화되고 응집되되, 안료입자의 이동형태는 입자의 크기확장을 위해 이상적으로 유도된다. 안료입자는 패들(375)로 들어 올려지고서 가스로 분산되어 융합되고 떨어지게 된다. 바람직하게 는, 안료입자가 아래방향으로 떨어지면서 안료입자는 공기의 자연통풍(605)을 관통하여 통과하므로, 냉각되고 종종 전하를 띠게 된다. 자연통풍(605)은 안료입자의 온도를 낮추는 효과를 갖는다. 몇몇 양상에서, 충격통합은 입자가 가스를 관통하여 떨어질 때 발생한다.

패들(375)의 기하학적 구조는 중공관(335) 내부로 낙하하는 안료입자의 확률적 이동을 촉진한다. 안료입자가 가스를 관통하여 낙하되면서, 안료입자의 분자의 전자밀도가 변위되어 안료입자와 분자 내에 쌍극자를 만들어 낸다. 각 분자에 쌍극자는 안료입자 사이의 반 데르 발스 인력을 강화한다. 본 발명의 실시예에서 안료입자가 결합제 또는 다른 화학물에 분사될 필요가 없다. 대신에, 패들(375)의 실시예는 안료입자의 안식각을 기초로 하여 설계된다. 패들(375)의 만곡단부는 안료입자가 하강하기 전에 출발지점에서 살포를 향상시킨다. 덧붙여서, 패들(375)이 중공관(335)의 원통형상의 내부표면에 실제로 나선방향으로 설치되되, 축방향으로 회전하는 동안에 이산화티타늄 또는 다른 안료입자의 막을 연속적으로 균일하게 하강하게 한다.

패들(375)의 기하학적 구조는 표면영역과 가스(예컨대, 공기)에 직접 노출되는 안료입자의 갯수를 증가시켜, 안료입자가 가스를 관통하여 이동하면서 분극화되는 안료입자의 갯수를 늘린다. 이는 대기 중에서 비가 내리는 것과 유사하므로, 자연적인 정전기적 인력이 이산화티타늄 또는 다른 안료입자에 존재하게 된다. 분자전하분배의 분극화는 결과적으로 입자를 융합한다.

분극화된 안료입자는 분극화된 안료입자 또는 아직 분극화되지 않은 안료입 자를 포함하는 다른 안료입자의 파일 상에 떨어진다. 이는 파일 완충 충격과 접촉하고 분말의 통합을 야기한다. 원통형상의 내부표면이 회전하면서, 파일은 원통형상의 내부표면의 측면으로 올라가게 되어, 결국 자체적으로 떨어진다. 이러한 전자사태 및 "눈덩이효과"가 분극화된 안료입자를 응집하는 효과를 갖게 되어, 부드럽고, 실제로 구형상의 안료용 가성입자가 어떠한 압축을 사용하지 않고서도 형성된다. 텀블 성장, 전자사태 및 눈덩이효과는 응집을 위한 매카니즘 중 하나이다. 텀블 성장 응집에서, 작은 입자는 균일하지 않게 이동하고 마구잡이식으로 재료층에 충돌하여 안료입자(특히 입자의 크기가 1 미크론 이하일 때)에 나타나는 반 데르 발스의 인력으로 서로 고착된다. 회전식 원통형 응집기(150)는 이러한 유형의 응집과 고밀화 공정을 위해 설계된다.

또한, 안료용 가성입자의 구조는 파일의 밀도에 영향을 미치는 탈기량, 파일의 분할높이, 결합매카니즘, 처리시간 등의 여러 요소들에 종속된다. 회전식 원통형 응집기(150)로 탈기화된 안료입자의 파일은 입자들이 다른 입자의 표면에 부착되고 공정의 접촉부에서 표면으로 다른 위치로 이동하거나 떼어지기 때문에 촘촘하고 구멍이 적은 안료용 가성입자를 생산한다. 몇몇 실시예에서, 일단 안료용 가성입자의 핵이 형성되면, 안료용 가성입자는 추가적인 안료입자들이 표면에 다시 부착되어 연속적으로 성장하여 응집덩어리를 형성한다.

몇몇 실시예에서, 진동이 회전식 원통형 응집기(150)에 적용되어 내부에서 입자의 성장을 완화한다. 벽에서 성장하는 입자는 제거되고 추가적인 고밀도화는 회전하는 리프터(380)로 작동되는 타격기(330)에 의하여 이루어져서, 진동에너지를 인가하여 초기 성장된 입자를 떨어지게 하고 건조안료에서 혼입된 공기를 진동시킨다.

안료용 가성입자는 회전식 원통형 응집기(150)의 배출포트(385)로 배출된다. 최종 가성입자는 바람직하기로 12~100 메쉬(mesh)크기로 부서지기 쉬운 둥글게 처리된 구슬형으로 맛소금(table salt) 또는 과립형 설탕과 비교하면 유사하다.

바람직한 안료용 가성입자는 다음과 같은 사실을 특징으로 하는바, 구성안료입자는 우선적으로 분자간의 정전기 인력으로 서로 결합되고 안료용 가성입자는 내부먼지가 실제로 없다. 가성입자의 바람직한 실시예는 분자간의 정전기 인력의 유도수위로 결합되나, 소량의 먼지가 존재한다.

결합은 정전기적으로 전하를 갖는 가스의 존재로 유도된 각 안료입자에 적어도 일시적으로 쌍극자-쌍극자에 위한 반 데르 발스 결합으로 이루어진다. 반 데르 발스 결합은 통상적으로 분자 속의 원자의 전하가 대칭적인 전하를 잃어버릴 때 만들어진다. 이는 분자와 분자의 전체 안료입자를 분극화한다. 안료입자가 자연적으로 발생하는 양보다 더 분극화된다. 안료입자가 가스를 관통하여 낙하하면서 안료입자에 전하를 띠게 하여 안료입자는 가스에서 전자를 떼어낸다.

안료용 가성입자는 부드럽게 배출되고, 먼지가 거의 없으며, 높은 밀도와 용이한 분산성을 갖는데, 저장중에 랫 홀링, 가료, 점결 혹은 고체화되는 양은 매우 적다. 안료용 가성입자의 구성안료입자가 연마(예컨대 연마기(110)), 제트 밀링, 샌드 밀링, 해머 밀링 등과 같이 예비적으로 미세화된다. 안료용 가성입자의 바람직한 실시예는 착색된 식료품, 화장품, 세척제, 도료 및 플라스틱, 잉크, 탄성체, 시멘트, 비산회, 분말식품, 시멘트, 화장품, 폴리테트라플루오르에틸 렌(Polytetrafluoroethylene), 분말, 운모, 점토 및 안료화될 적당한 매체용으로 쓸만하다.

안료용 가성입자는 안료입자보다 큰 총괄밀도(대략 20% 정도 향상)와 낮은 총괄부피를 갖으므로, 필요한 포장을 줄인다. 이에, 안료는 분말 안료입자보다 안료용 가성입자를 사용하여 포장되어 저장될 수 있어서, 비용을 절감하고, 종래의 안료 펠릿에서 나타나는 분산하는 문제점을 갖지 않는다. 안료용 가성입자는 미세한 형상을 유지하고 더욱 특별하기로 장치를 계측 및 공급장치를 사용한다.

전술된 바와 같이, 안료용 가성입자의 바람직한 실시예는 본질적으로 안료입자로 이루어진다. 화학물이 안료입자의 결합을 위해 필요하지는 않는다. 그러므로, 최종생산품(예컨대, 안료용 가성입자)는 화합물 또는 화학물과의 혼합물이 아니고, 경도를 갖추고 있지 않고 안료 펠릿화합물을 화학적으로 결합하여 일반적으로 분산성을 줄인다. 바람직한 가성입자는 부드럽고, 둥글고, 높은 총괄밀도를 갖는 균일하게 응집된 안료, 먼지생산의 저감, 유동성과 분산성을 향상한다. 둥근형상은 실제로 유동성을 향상시키고 공정에서 미세한 분말 혹은 먼지의 생산을 저감 혹은 배제하며, 저장 및 적재중에 조밀화, 클럼핑 및 숙성을 방지한다.

바람직한 안료용 가성입자는 우선적으로 둥근형상과 반 데르 발스 힘의 하네싱(harnessing) 때문에 형성된 후에 서로 최소로 고착된다. 그러므로, 바람직한 안료용 가성입자가 최종크기에 도달할 때, 다른 큰 입자에 인력이 없게 된다. 그럼에도 불구하고, 기계적 혹은 화학적 결합이 존재하지 않기 때문에 바람직한 안료용 가성입자는 매우 부서지기 쉽고 분산이 잘되는 특성을 갖는다. 증가된 밀도는 예컨 대 종래의 공정처리되지 않은 안료에 비해서 중량에 동일하게 안료용 가성입자는 부피를 줄이고 포장을 줄인다.

비교예

임의의 실험이 실행되고 비교예가 본 발명의 실시예를 효과적으로 보여지기 위해 아래에 기재된다. 흐름은 60도의 원뿔 기저부를 갖춘 원통형상의 중공관(부피 50~100 gm)에서 형성구멍(일반적으로 10mm)를 관통하는 초당 배출시간을 측정하여 결정한다. 먼지수치는 분말무게와 비교하여 무게로서 산출된다. 분말 혹은 펠릿의 먼지는 호이바하 먼지계측기(Heubach Dustmeter)를 사용하여 측정된다. 회전드럼에서 소정의 속도로 흐르는 공기스트림을 통해 배출되는 미세먼지는 유리섬유필터에서 중력측정으로 결정된다. 노출시간을 달리한 후에 측정함으로써, 먼지발생 프로파일은 기계적 부하에 대한 함수로 계산된다. 먼지수치는 분말과 비교하여 무게로서 산출된다. 용기 사이의 이송중에 먼지의 육안법이 비교되어 사용된다. 분산은 브라벤더 압출기(Brabender Extruder)를 통해 비교되고 폴리머필름은 처리되지 않은 코드화된 표준안료와 일치한다.

비교예 1

미세한 적색 산화철 안료의 무게당 100파트(part)가 프로필렌글리콜(propylene glycol)의 총 무게당 0.5~1.5 파트로 동일한 시드 안료(seed pigment)와 혼합된다. 혼합물은 회전식 원통형 응집기(150)의 실시예에 안착되어 잘 섞인다. 공정은 완전한 가성입자를 형성하도록 약 0.10~15분 내에 연속으로 작동되어 부드러운 생산품이 성취된다.

처리된 안료의 총괄밀도는 약 36% 증가한다. 안식각은 55.6°~41.6°로 약 25% 감소한다. 처리된 분말의 흐름속도는 0.8g/sec에서 5g/sec로 증가한다. 4~6 psi 사이에서 48시간 동안 압축시험은 회전식 원통형 응집기(150)에서 배출된 완전히 부서진 안료를 생산한다. 처리되지 않은 안료는 배출시 파쇄되지 않더라도 단단한 단일질량으로 되어 있다. 사용가능한 먼지는 약 60% 감소한다.

비교예 2

흑적색 산화철 안료의 무게당 100파트가 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane)의 총 무게당 0.5~1파트로 동일한 시드 안료와 혼합된다. 혼합물은 회전식 원통형 응집기(150)의 실시예에서 잘 섞여진다. 공정은 완전한 가성안료를 생산하도록 약 0.25 ~ 15분 정도 연속으로 작동되어 부드러운 생산품이 배출된다.

처리된 안료의 총괄밀도는 약 29% 증가한다. 안식각은 55.6°~ 38°로 약 32% 감소한다. 처리된 분말의 흐름속도는 0.8g/sec에서 5.0g/sec로 증가한다. 4~6 psi 사이에서 48시간 동안 압축시험은 회전식 원통형 응집기(150)에서 배출된 완전히 부서진 안료를 생산한다. 처리되지 않은 안료는 배출시 파쇄되지 않더라도 단단한 단일질량으로 되어 있다. 사용가능한 먼지는 약 55% 감소한다.

비교예 3

일반등급의 루틸형 이산화티타늄의 무게당 100파트가 회전식 원통형 응집기(150)의 실시예 내에서 온도로 잘 섞여진다. 공정은 완전한 가성입자를 생산하도록 약 0.25~15분 동안 연속적으로 작동하여 부드러운 생산품을 배출한다.

처리된 안료의 총괄밀도는 약 15% 증가한다. 안식각은 52°~ 38.6°로 약 26% 감소한다. 처리된 분말의 흐름속도는 1.6g/sec에서 6.2g/sec로 증가한다. 4~5 psi 사이에서 48시간 동안 압축시험은 회전식 원통형 응집기(150)에서 배출된 완전히 부서진 안료를 생산한다. 처리되지 않은 안료는 배출시 파쇄되지 않더라도 단단한 단일질량으로 되어 있다. 사용가능한 먼지는 약 60% 감소하고 헤그만 스케일(Hegman scale)상에서 비교하는 도료분산은 처리되지 않은 코드화된 표준안료와 일치된다.

비교예 4

수소성 플라스틱급의 루틸형 이산화티타늄의 무게당 100파트는 회전식 원통형 응집기(150)에서 온도로 잘 섞여진다. 공정은 완전한 가성입자를 생산하도록 약 0.1~15분 동안 연속적으로 작동하여 부드러운 생산품을 배출한다.

처리된 안료의 총괄밀도는 약 16% 증가한다. 안식각은 50.5°~ 38.3°로 약 27% 감소한다. 처리된 분말의 흐름속도는 1.9g/sec에서 8.3g/sec로 증가한다. 4~5 psi 사이에서 48시간 동안 압축시험은 회전식 원통형 응집기(150)에서 배출된 완전히 부서진 안료를 생산한다. 처리되지 않은 안료는 배출시 파쇄되지 않더라도 단단한 단일질량으로 되어 있다. 사용가능한 먼지는 약 80% 감소한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 부드럽게 배출하는 안료용 가성입자는 구형으로 보여지는 입자로 구성되되, 안료용 가성입자는 무게당 99.9% 이상의 안료입자와 무게당 적어도 90% 이상의 안료입자로 되어 있다. 가성입자는 바람직하기로 적은 먼지, 훌륭한 재료의 흐름 및 정밀한 계측 또는 공급을 필요로 하는 수성 혹은 무수성 시스템의 착색에 사용된다.

이산화티타늄 안료는 바람직한 안료입자이다. 가성입자를 제공하도록 전술된 공정으로 처리될 수 있는 이산화티타늄 안료는 실례에 의해서 그리고 이에 한정되지 않고, 흰색 혹은 채색되며, 표면처리용(예컨대 도료) 또는 플라스틱 산업에서 적당하게 사용되는 불투명 혹은 투명 안료입자로 구비된다. 본 발명의 공정에서 사용될 이산화티타늄 안료는 애너테이스(anatase) 혹은 루틸형 결정구조체 혹은 이들의 혼합물일 수 있다. 안료는 당해분야의 숙련자들에게 이미 알려져 있는 상업적으로 공지된 공정으로 생산되나, 이러한 공정은 본 발명의 일 부분으로 형성되어 있지 않다. 이미 널리 알려진 황화법 혹은 이미 널리 알려진 사염화 티타늄(titanium tetrachloride)의 증기상 산화는 특정한 안료를 생산할 수 있다.

이산화티타늄 입자는 특히 분자가 매우 높은 정전기 전하 때문에 큰 결합력을 갖기 때문에 바람직하나, 입자의 양극화 성향과 높은 반 데르 발스 힘이 매우 작은 입자크기에서 나타난다. 이러한 이산화티타늄 입자는 애너테이스와 루틸(rutile)형 결정구조를 구비할 수 있다. 이산화티타늄 입자를 사용하면서, 다른 안료입자가 사용될 수 있는데, 바람직하기로는 알루미늄, 마그네슘, 지르코니 아(zirconia)와 같은 무기성 산화물 안료가 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서는 안료입자가 평균적으로 약 1미크론 이하의 직경을 갖는 것이 바람직하며, 몇몇 실시예에서는 안료입자와 시드 입자는 약 0.01~5.0 미크론의 평균 입자크기를 갖는 것이 바람직하다. 몇몇 실시예에서, 가성입자는 약 0.01 mm의 직경을 갖는 구형응집체로 되는 것이 바람직하고, 다른 실시예에서 가성입자는 약 0.1~4mm의 직경을 갖는 것이 바람직하다.

회전식 원통형 응집기(150)의 실시예는 이산화티타늄 입자와 다른 안료입자(염기성 탄산납(basic carbonate white lead), 황산납(basic sulfate white lead), 규산연(basic silicate white lead), 황산아연(zinc sulfide), 산화아연(zinc oxide), 황산아연과 황산바륨(barium sulfate)의 합성안료, 산화안티몬(antimony oxide), 등의 불투명한 백색안료와, 탄산칼슘(Clacium Carbonate), 황산칼슘(calcium sulfate), 백도토와 고령토(china and kaolin clay), 운모(mica), 규조토(diatomaceous earth)와 같은 백색 증량안료(white extender pigment) 및, 산화철, 산화납, 황화카드뮴(cadmium sulfide), 셀레나이드 카드뮴(cadmium selenide), 크롬산납(lead chromate), 크롬산 아연(zinc chromate), 티탄산 니켈(nickel titanate), 산화크롬(chromium oxide) 등과 같은착색안료를 포함)의 연속처리를 위해 최적화되게 설계되어 있다.

몇몇 실시예에서, 안료입자는 표준표면처리를 추가하여 처리하고 코팅하여 안료용 가성입자로 된다. 몇몇 실시예에서는, 가성입자의 표면은 예컨대 하나 이상의 산화물 또는 금속의 수산화물로 후처리된다. 이에 국한되지 않으나, 이는 알루 미늄, 안티몬, 베릴륨(beryllium), 세륨(cerium), 하프늄(hafnium), 납, 마그네슘, 니오븀(niobium), 규소, 탄탈룸(tantalum), 티탄(titanium), 주석(tin), 아연 혹은 지르코늄(zirconium)을 구비한다. 티타니아(titania) 또는 다른 무기성 산화물의 안료는 염소법 혹은 황산법에서 하소 전에 알루미늄 화합물의 추가와 같이 티탄(또는 다른 금속)과 알루미늄의 할로겐화물의 공역산화작용(co-oxidation)을 포함하는 임의의 적당한 방법으로 주입된 알루미늄을 함유할 수 있다.

본 발명에 따라 본 명세서에서 안료용 가성입자를 형성하는 장치와 방법이 기술되었어도, 본 발명은 이에 국한되지 않는다. 따라서, 모든 변형, 변경, 동등한 배열들이 당해분야의 숙련자들에게서 야기될 수 있으며, 이는 첨부된 청구범위와 가이 본 발명의 범주 내에 있음을 밝혀둔다.

Claims

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원통형상의 내부표면을 갖추고서 안료입자를 수용하는 중공관을 구비하는 단계와;

상기 원통형상의 내부표면에서 안쪽으로 뻗어 있는 다수의 패들을 구비하는 단계;

상기 원통형상의 내부표면을 통하여 가스흐름을 통과시키는 단계;

상기 원통형상의 내부표면을 축방향으로 회전시키는 단계와, 이로 인해서 상기 안료입자의 일부를 상기 다수의 패들로 들어올리는 단계;

상기 원통형상의 내부표면을 축방향으로 회전시키는 단계와, 이로 인해서 가스로 분극화된 안료입자의 분산된 일부를 상기 다수의 패들로 분산시키고 상기 안료입자의 파일 상으로 안착시키는 단계 및;

상기 원통형상의 내부표면을 축방향으로 회전시키는 단계와, 이로 인해서 상기 분극화된 안료입자를 안료용 가성입자로 응집하는 분극화된 안료입자를 반복적으로 전자사태(avalanche)를 유도하는 단계;를 포함하는, 안료용 가성입자의 형성방법.
제29항에 있어서, 상기 다수의 패들을 구비하는 단계는, 상기 원통형상의 내부표면을 따라 위치된 다수의 패들을 나선형으로 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제29항에 있어서, 상기 안료입자를 탈기하기 위하여 상기 중공관의 공급주입구를 진동하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제29항 내지 제31항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 생산되는 안료용 가성입자.
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제29항에 있어서, 상기 안료입자를 안착시키는 단계는, 상기 원통형상의 내부표면을 축방향으로 회전시켜 상기 패들로 안료입자를 분산시키고 이로 인하여 가스로 분극화되는 동안에 배출단부에 인접한 상기 원통형상의 내부표면의 일부를 향해 안료입자를 흐름을 관통하여 낙하시키도록 되고, 또 상기 전자사태를 유도하는 단계는, 상기 원통형상의 내부표면을 축방향으로 회전시켜 상기 분극화된 안료입자를 안료용 가성입자로 핵화시키는 것을 특징으로 하는 방법.
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축방향으로 회전하도록 되면서 안료입자를 수용하기 위해 원통형상의 내부표면을 구비한 중공관과;

각각이, 상기 원통형상의 내부표면에 부착된 장착단부와, 상기 장착단부로부터 떨어져 있는 분배단부 및, 축방향을 향하는 오목한 곡률을 가지면서 상기 장착단부와 분배단부 사이에 위치된 패들의 세그먼트(segment)를 포함하는 다수의 패들;

상기 중공관 내에 존재하는 가스 및;

상기 중공관을 회전시키는 구동수단;을 구비하는, 안료입자의 응집과 정전기 결합을 유도하는 장치.
제44항에 있어서, 상기 장착단부는, 상기 원통형상의 내부표면에 직접 장착되는 단부 중의 하나이고, 또 중간구성부재를 매개로 하여 상기 원통형상의 내부표면에 장착되는 것을 특징으로 하는 장치.
제44항에 있어서, 상기 원통형 중공관은, 모듈식인 것을 특징으로 하는 장치.
제44항에 있어서, 회전하는 동안에 상기 중공관을 지지하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제44항에 있어서, 상기 중공관의 지지수단은, 트러니온(trunnion)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제44항에 있어서, 상기 다수의 패들은 각각, 스푼형상인 것을 특징으로 하는 장치.
제44항에 있어서, 상기 세그먼트의 곡률 반경은, 장착단부에서 분배단부까지 측정된 직선거리와 동일한 것을 특징으로 하는 장치.
제50항에 있어서, 상기 분배단부는, 상기 세그먼트 폭의 1/2와 동일한 곡률 반경을 갖춘 볼록한 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제44항에 있어서, 상기 안료입자를 탈기하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제44항에 있어서, 상기 원통형상의 내부표면과 하나 이상의 안료입자 및 분극화된 안료입자 사이에서 고착화를 최소화하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제53항에 있어서, 상기 고착화를 최소화하는 수단은, 상기 중공관을 타격하는 타격기를 구비하여 중공관에 진동을 야기시키는 것을 특징으로 하는 장치.
제54항에 있어서, 상기 중공관의 회전과 연동하여 상기 타격기를 주기적으로 작동하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제44항에 있어서, 상기 중공관의 경사는, 지면에 대해 일정 각도로 위치선정된 것을 특징으로 하는 장치.
제44항에 있어서, 상기 안료입자를 수용하는 주입구와 상기 응집된 안료입자를 배출하는 배출구를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제57항에 있어서, 상기 중공관의 경사는, 지면에 대해 일정 각도로 위치선정되며, 상기 주입구가 배출구보다 높게 위치된 것을 특징으로 하는 장치.
제58항에 있어서, 상기 각도는 20°이하인 것을 특징으로 하는 장치.
제58항에 있어서, 상기 각도는 0°보다 크고 10°보다 작은 것을 특징으로 하는 장치.
제44항에 있어서, 상기 다수의 패들의 장착단부는, 상기 원통형상의 내부표면을 따라 나선형으로 위치된 것을 특징으로 하는 장치.
제44항에 있어서, 상기 다수의 패들은, 적어도 하나의 패들 세트를 포함하고, 세트를 이루는 각각의 패들의 장착단부는 상기 원통형상의 내부표면을 따라 나선형으로 위치된 것을 특징으로 하는 장치.
제44항에 있어서, 상기 다수의 패들은, 제1세트 패들과 제2세트 패들 및 제3세트 패들을 포함하고, 상기 제1세트 패들의 각 패들의 장착단부들은 상기 원통형상의 내부표면을 따라 나선형으로 위치되며, 상기 제2세트 패들의 각 패들의 장착단부들은 상기 원통형상의 내부표면을 따라 다른 나선형으로 위치되고, 상기 제3세트 패들의 각 패들의 장착단부들은 상기 원통형상의 내부표면을 따라 또 다른 나선형으로 위치된 것을 특징으로 하는 장치.