KR101364779B1

KR101364779B1 - 저압 밀링 방법

Info

Publication number: KR101364779B1
Application number: KR1020100093601A
Authority: KR
Inventors: 플로리안 파우라트; 고트리브 린드너; 카를 마이어
Original assignee: 에보니크 데구사 게엠베하
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2014-02-21
Also published as: TWI503175B; US8864056B2; KR20110035926A; CN102029215A; DE102009045116A1; TW201125640A; EP2301667A2; EP2301667B1; BRPI1003864A2; JP6032864B2; JP2011072993A; BRPI1003864B1; EP2301667A3; ES2848429T3; US20110073689A1; CN102774841A

Abstract

본 발명은 신규 제트 밀, 제트 밀에 의한 미세 입자 생성 방법, 미세 입자의 동시 표면 개질 방법, 및 또한 이 방법에 의해 제조된 생성물에 관한 것이다.

Description

저압 밀링 방법{LOW-PRESSURE MILLING PROCESS}

본 발명은 신규 제트 밀(jet mill), 제트 밀에 의한 미세 입자 생성 방법, 미세 입자의 동시 표면 개질 방법, 및 또한 이 방법에 의해 제조된 생성물에 관한 것이다.

제트 밀에 의해 수행되는 밀링 작업에서, 밀링되고/되거나 분급되는 물질은 상대적으로 조대한 입자 및 상대적으로 미세한 입자를 포함하고, 이 입자들은 공기 스트림에 연행되어 생성물 스트림을 생성하고, 생성물 스트림은 제트 밀의 공기 분급기의 하우징에 도입될 수 있다. 생성물 스트림은 반경 방향으로 공기 분급기의 분급 휠 안으로 통과한다. 분급 휠에서, 상대적으로 조대한 입자가 공기 스트림으로부터 분리되고, 공기 스트림은 유출 파이프를 통해 축방향으로 미세 입자와 함께 분급 휠을 떠난다. 이어서, 여과되거나 또는 생성될 미세 입자를 가지는 공기 스트림을 필터에 공급할 수 있고, 필터에서 유체, 예를 들어 공기, 및 미세 입자가 서로 분리된다.

DE 198 24 062 A1은 이러한 제트 밀을 게재하고, 게다가, 이 제트 밀의 밀링 챔버에는 고온 증기의 하나 이상의 고에너지 밀링 제트가 높은 유동 에너지로 도입되고, 밀링 챔버는 하나 이상의 밀링 제트의 유입 기구 이외에 밀링할 물질 유입구 및 생성물 유출구를 가지고, 밀링할 물질 및 고온 증기의 하나 이상의 밀링 제트가 함께 모이는 영역에서, 밀링할 물질은 적어도 거의 동일한 온도를 가진다.

게다가, 상응하는 공기 분급기, 특히 제트 밀의 상응하는 공기 분급기가 예를 들어 EP 0 472 930 B1에 게재되어 있다. 이러한 공기 분급기 및 공기 분급기가 작업하는 방식은 원리적으로 극히 만족스럽다.

상기 방법들은 장치 비용을 많이 지출해야만 작업할 수 있고, 게다가, 매우 에너지 집약적이라는 불리한 점을 가진다. 이러한 문제를 최소화하기 위해, DE 10 2006 023 193은 밀링 압력을 4.5 bar 미만으로 낮춘 방법을 제안한다. 이 방법은 더 에너지 효율적이지만, 이전처럼, 작업 매체(밀링 기체)의 온도가 높다는 불리한 점을 가진다. 작업 매체의 압력 및 작업 매체의 온도를 생성하기 위해, DE 10 2006 023 193은 예를 들어 DE 198 24 062를 참조하거나 또는 압축기 사용을 제안한다.

제트 밀에 대한 대안으로, 기계적 또는 분급 기계적 밀의 사용이 알려져 있다. 그러나, 이러한 밀은 밀링할 물질이 회전자/고정자와의 직접 접촉의 결과로 밀에 큰 마모를 발생한다는 불리한 점을 가진다. 또, 이것은 결국은 밀의 높은 유지 비용을 초래할 뿐만 아니라, 동시에 밀링으로부터 얻은 물질의 바람직하지 않은 오염을 초래한다.

따라서, 본 발명의 목적은 가능한 한 에너지 효율적이고, 기계적 또는 분급 기계적 밀을 이용한 밀링과 비교해서 밀링으로부터 얻은 물질을 덜 오염시키는 밀링 방법을 제공하는 것이다. 한 특정 목적에서, 목표는 신규 방법에 의한 밀링으로부터 얻은 물질의 입자 분포가 기계적 또는 분급 기계적 밀을 이용한 밀링 방법의 경우와 적어도 동등하거나 또는 그보다 더 좋도록 하는 것이다.

본 발명의 한 특정 목적은 가능한 한 에너지 효율적이고, 기계적 또는 분급 기계적 밀을 이용한 밀과 비교해서 밀링으로부터 얻은 물질을 덜 오염시키고, 밀링 동안에 밀링할 물질의 표면 개질(예를 들어, 코팅, 도핑)을 수행할 수 있게 하는 밀링 방법을 제공하는 것이다.

추가의 목적은 오염, 예를 들어 철 오염이 낮은 신규 분말 물질을 제공하는 것이다.

명시적으로 언급되지 않은 추가의 목적이 다음 설명, 특허 청구 범위, 실시예 및 도면의 전체적인 정황으로부터 드러난다.

앞에서 언급한 목적은 특허 청구 범위, 하기 설명, 실시예 및 도면에서 더 상세히 정의된 방법 및 거기에서 더 상세히 정의된 생성물에 의해 달성된다.

놀랍게도, 본 발명자는 회전자/고정자를 가지는 밀(분급 및 비분급)에서 동일 물질이 밀링되는 경우에 얻는 것과 적어도 상응하는 입자 범위를 결과적으로 가지게 하는 방식으로 제트 밀에서 4 bar 미만의 압력 및 100 ℃ 미만의 온도에서 무기 물질 및 유기 물질을 밀링할 수 있다는 것을 발견하였다. 따라서, 동일한 입자 범위를 가지지만 더 낮은 불순물 함량을 가지는 생성물이 제조될 수 있다.

그러나, 온화한 밀링 조건의 결과로, 본 발명에 따르는 방법으로 기계적 밀과 비교해서 감소된 미세물 함량 및/또는 따라서 더 좁은 입자 크기 분포를 가지는 입자를 제조하는 것도 또한 가능하다.

게다가, 본 발명자는 이 방법의 경우 밀링할 물질의 코팅 또는 도핑을 밀링과 동시에 수행하는 것도 가능하다는 것을 발견하였다. 이것은 기계적 또는 분급 기계적 밀에서는 일반적으로 밀의 회전자/고정자/벽에서 고결이 발생하므로 밀링과 동시에 코팅 또는 도핑을 수행하는 것이 기계적 또는 분급 기계적 밀에서는 가능하지 않기 때문에 그리고 본 발명에 따르는 방법에서는 압력 및 온도가 꽤 낮기 때문에 특히 언급할 가치가 있다.

또, 낮은 압력 및 낮은 온도는 온도 민감성 표면 개질제를 이용할 수 있게 하고, 종래 기술의 제트 밀링 방법의 경우에는 이용될 수 없었던 온도 민감성 밀링할 물질, 예를 들어 당을 밀링할 수 있게 한다.

게다가, 온화한 조건 하에서의 본 발명에 따르는 건식 밀링 및 코팅 방법이 공지 방법으로 제조될 수 없었던 생성물을 제조할 수 있게 한다는 것도 언급할 가치가 있다. 예를 들어, 실리카를 밀링하고 동시에 실리콘 폴리에테르 아크릴레이트 중합체로 코팅하는 것이 폴리에테르 함량의 손실 없이 가능하다. 제조상의 이유로, 이러한 중합체는 때로는 10 중량％ 내지 20 중량％ 과량의 폴리에테르를 가진다. 고전적 습식 밀링의 경우에는 이 과량이 씻겨서 일부 제거된다는 것이 발견되었다. 한편, 본 발명에 따르는 건식 밀링 방법의 경우에는, 폴리에테르 과량이 보유되고, 따라서 실리카 입자의 완전히 상이한 코팅이 제조될 수 있다. 이 때문에 결국은 입자의 개선된 응용 성질이 얻어진다. 한편, 그러나, 폴리에테르에 의한 유출물 오염이 상당히 감소될 수 있거나 또는 심지어는 피할 수 있기 때문에, 신규 방법은 또한 생태학적 및 경제적 이점도 가진다.

고마모성 고체, 예를 들어 치아 관리용 고마모성 고체를 밀링할 경우, 본 발명에 따르는 방법은 특별한 이점을 가진다. 이러한 물질은 밀에 특히 높은 양의 마모성 물질을 발생시키지만, 동시에 사람 및 동물의 미용 처리를 위한 생성물은 불순물 함량과 관련해서 높은 요건을 충족시켜야 한다.

따라서, 본 발명의 주제는 밀링 기체가 ≤ 4 bar(절대)의 압력 및 100 ℃ 미만의 온도를 가짐을 특징으로 하는, 제트 밀에 의한 미세 입자 생성 방법이다.

또, 본 발명의 주제는 밀링 기체가 ≤ 4 bar(절대)의 압력 및 100 ℃ 미만의 온도를 가지고, 밀링 동안 밀링할 물질의 입자 표면의 적어도 일부가 코팅제 또는 도핑제로 피복되도록 하는 방식으로 코팅제 또는 도핑제가 첨가됨을 특징으로 하는, 밀링 기체로서 압축 기체를 이용하는 제트 밀 (1)에 의한 미세 입자 생성 방법이다.

마찬가지로, 본 발명의 주제는 작업 매체의 압력 생성에 송풍기, 바람직하게는 회전형 송풍기 또는 반경 방향 송풍기가 이용됨을 특징으로 하는, 제트 밀, 바람직하게는 유동층 대향 제트 밀 또는 밀집층 제트 밀 또는 타원형 관 밀 또는 나선형 제트 밀이다.

본 발명에 따르는 방법은 종래 기술의 방법에 비해 상당히 에너지 최적화한 방법(낮은 압력, 낮은 온도, 밀의 낮은 마모, 장치 비용 감소)임을 나타낸다.

본 발명에 따르는, 바람직하게는 본 발명의 방법에 이용되는 제트 밀은 작업 매체의 압력 및 온도 생성에 압축기 또는 가압 용기를 필요로 하지 않고, 오히려 간단한 송풍기, 바람직하게는 회전형 송풍기 또는 반경 방향 송풍기가 이용될 수 있다는 점에서 종래 기술의 제트 밀에 비해 큰 이점을 가진다. 이것은 장치 비용을 상당히 감소시키고, 조달 비용을 낮추고, 유지 비용을 감소시킨다. 또, 유지 비용은 본 발명에 따르는 방법에서 낮은 온도 및 낮은 압력이 이용된다는 것에 의해서도 감소된다.

본 발명에 따르는 방법의 추가의 이점은 이 방법이 이미 존재하는 제트 밀로 수행될 수 있다는 것이다.

본 발명에 따르는 방법으로 밀링된 생성물의 입자 분포, 특히 d₅₀ 값은 기계적 또는 분급 기계적 밀에 의해 얻은 입자 분포와 유사하게 정할 수 있다. 그러나, 더 효율적인 에너지 전환의 결과로, 본 발명에 따르는 밀링으로부터 얻은 물질 중의 미세물 함량이 기계적 또는 분급 기계적 밀에 의한 밀링에 비해 상당히 감소될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라서 밀링으로부터 얻은 물질은 상당히 개선된 응용 성질, 예를 들어 감소된 증점 효과를 가진다. 본 발명에 따라서 밀링으로부터 얻은 물질의 추가의 이점은 기계적 또는 분급 기계적 밀에 의해 생성된 밀링으로부터 얻은 물질과 비교해서 밀의 마모성 생성물에 의한 오염이 상당히 더 낮다는 것이다. 이것은 특히 높은 순도를 가져야 하는 생성물의 경우에 매우 유리하다.

이미 언급한 바와 같이, 본 발명에 따르는 방법은 밀링할 물질의 코팅 또는 도핑을 밀링과 함께 수행할 수 있게 한다. 이것은 특히 이 코팅 또는 도핑이 100 ℃ 미만의 낮은 온도에서 수행될 수 있고, 따라서 온도 민감성 코팅제 또는 도핑제 또는 밀링할 물질(예: 당, 트리메틸올 프로판, 테고(등록상표) 래드 2300(Tego® Rad 2300) 등)을 이용할 수 있기 때문에 유리하다.

본 발명에 따르는 방법은 밀링할 물질의 물리화학적 성질, 예를 들어 DBP 흡수가 대부분 보유되는 온화한 밀링 방법을 나타낸다.

마지막으로, 본 발명에 따르는 방법이 보편적으로, 즉 유기 물질 및 무기 물질 둘 모두에 대해 이용될 수 있다는 것도 이점이라고 언급할 수 있다. 이러한 식으로, 본 발명의 방법은 예를 들어 일부 무기 물질에만 이용될 수 있는 DE 10 2006 023 193이 기술하는 방법과 상이하다.

본 출원의 주제를 아래에서 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 및/또는 유리한 개선점은 특허 청구 범위 및 그의 조합으로부터 뿐만 아니라 본 출원 문서 전체로부터 드러난다.

본 발명은 도면을 참고하여 전형적인 실시태양을 기반으로 단지 예로서 아래에서 더 상세히 설명된다.

본 발명의 방법은 에너지 최적화한 방법이고, 제트 밀의 작업 매체의 압력 및 온도 생성에 압축기 또는 가압 용기를 필요로 하지 않고 간단한 송풍기가 이용되며, 유기 물질 및 무기 물질 둘 모두의 밀링에 이용되고, 밀링할 물질의 코팅 또는 도핑이 밀링과 동시에 수행되며, 밀링된 입자의 입자 분포가 기계적 또는 분급 기계적 밀링으로부터 얻은 입자 분포와 유사하다.

도 1은 제트 밀의 전형적인 실시태양을 부분 단면 개략도로 나타낸다.
도 2는 분급 휠에 분급 공기 및 고체 입자의 혼합물의 유출 파이프가 배정된 제트 밀의 공기 분급기의 전형적인 실시태양을 수직 배열로 개략적인 중앙 종단면으로 나타낸다.
도 3은 공기 분급기의 분급 휠을 수직 단면으로 개략적으로 나타낸다.

본 발명은 단지 예로서 아래에서 기술되고 도면에 나타낸 전형적인 실시태양 및 응용예를 기초로 더 상세히 설명되고, 즉 본 발명은 전형적인 실시태양 및 응용예, 또는 개개의 전형적인 실시태양 및 응용예 내의 특징들의 각 조합에 제한되지 않는다. 또, 방법 및 기구 특징도 마찬가지로 기구 및 방법에 대한 설명으로부터 드러난다.

실제의 전형적인 실시태양과 관련해서 명시되고/되거나 나타낸 개개의 특징은 이러한 전형적인 실시태양, 또는 이러한 전형적인 실시태양의 다른 특징과의 조합에 제한되지 않고, 본 명세서에서 별도로 논의되지 않더라도, 기술적 타당성의 한계 내에서 어떠한 다른 변형과도 조합될 수 있다.

도면 부분의 개개의 도면 및 도해에서 동일 지정 부호는 동일 또는 유사하거나 또는 동일 또는 유사한 효과를 가지는 성분을 나타낸다. 지정 부호가 제공되지 않은 특징도 또한 이러한 특징이 아래에서 기술되든 기술되지 않든 상관없이 도면의 표현으로부터 명백해진다. 한편, 본 명세서에는 함유되지만 도면에서 볼 수 없거나 또는 나타내지 않은 특징도 또한 당업계 숙련자는 쉽게 이해할 수 있다.

제트 밀에 의한 미세 입자 생성 방법의 경우, 본 발명에 의해 제공되는 새로운 단계들은 너무 명료하고 이해하기 쉬워서 개개의 단계를 도표로 나타낼 필요가 없다.

본 발명에 따르는 방법은 밀링 기체가 ≤ 4 bar(절대)의 압력 및 100 ℃ 미만의 온도를 가짐을 특징으로 하는, 압축 기체를 밀링 기체로 이용하는 제트 밀에 의한 미세 입자 생성 방법이다.

이 방법은 바람직하게는 밀링 기체의 온도를 95 ℃ 이하, 바람직하게는 90 ℃ 이하, 특히 바람직하게는 80 ℃ 이하, 가장 특히 바람직하게는 15 내지 80 ℃로 함으로써 더 발전될 수 있다. 제 1의 특히 바람직한 변형에서, 밀링 기체의 온도는 50 내지 80 ℃이고, 제 2의 특히 바람직한 변형에서, 밀링 기체의 온도는 15 내지 50 ℃이다. 밀링 기체의 온도는 밀 안으로 들어가는 밀링 기체의 유입구에서 측정된다.

밀링 기체의 압력은 바람직하게는 3 bar 미만이고, 특히 바람직하게는 2 bar 미만이고, 가장 특히 바람직하게는 1 bar 미만이고, 특히 바람직하게는 0.5 내지 1 bar, 가장 특히 바람직하게는 0.15 내지 0.5 bar이다.

밀링 기체 압력 및 온도의 다음 조합이 특히 바람직하다: 0.15 내지 0.5 bar 및 15 내지 50 ℃, 및 0.15 내지 0.5 bar 및 50 내지 80 ℃. 이것의 예는 0.3 bar 및 20 ℃의 조합, 및 0.4 bar 및 75 ℃의 조합이다.

본 발명에 따르는 방법에서는, 유기 물질 및 무기 물질 둘 모두 밀링될 수 있다. 유기 물질의 예는 탄수화물(예를 들어, 당) 및 카르복시메틸 셀룰로오스이다.

바람직한 무기 물질은 비결정질 및 결정질 무기 고체이다. 결정질 무기 고체는 바람직하게는 이산화티탄, 산화알루미늄 및 탄산칼슘이고, 비결정질 고체는 바람직하게는 겔이지만, 다른 유형의 비결정질 고체도 바람직하다. 또, 비결정질 및 결정질 무기 고체, 예를 들어 세라믹(예를 들어, 소결된 세라믹)도 바람직하다. 특히 바람직하게는, 이것은 하나 이상의 금속 및/또는 금속 산화물, 특히 원소 주기율표의 3족 및 4족 금속의 비결정질 산화물을 함유하거나 또는 포함하는 고체이다. 이것은 겔 및 상이한 종류의 구조를 가지는 비결정질 고체 둘 모두에 적용된다. 특히 바람직한 것은 침강 실리카, 발열성 실리카, 실리케이트, 알루미노실리케이트, 전기 아크 실리카, 예를 들어 콰르츠베르크 게엠베하(Quarzwerke GmbH)로부터의 아모실(Amosil), 유리 및 실리카겔이고, 실리카겔은 히드로겔 뿐만 아니라 에어로겔 및 크세로겔도 포함한다.

바람직하게는, 유동층 대향 제트 밀 또는 밀집층 제트 밀이 본 발명에 따르는 방법에 이용된다.

원리적으로, 작업 조건 하에서 기체인 어떠한 물질 또는 물질 혼합물도 도입되는 밀링 제트를 생성하기 위한 작업 매체로 이용될 수 있고, 작업 매체라는 용어는 본 발명의 범위 내에서는 밀링 기체라는 용어와 동의어로 사용된다. 특히 바람직하게는 공기 및/또는 수소 기체 및/또는 아르곤 및/또는 희가스, 예를 들어 헬륨 및/또는 질소 및/또는 언급된 작업 매체의 혼합물이 이용된다. 공기가 가장 특히 바람직하다. 특히 밀링할 산화 민감성 또는 유기 물질의 밀링에는 불활성화 기체의 이용이 바람직하다.

예를 들어 밀링 제트 생성에는 통상의 제트 밀 장치에 존재하는 것 같은 압력 탱크 뿐만 아니라 압축기도 이용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 한 특정 실시태양에서는, 밀링 제트의 압력이 송풍기, 특히 바람직하게는 회전형 송풍기 또는 반경 방향 팬에 의해 생성된다. 따라서, 투자 비용 및 밀링 장치의 작업 및 유지 비용이 상당히 낮아진다. 밀링 제트를 생성하기 위한 송풍기를 가지는 이러한 특정 신규 제트 밀이 본 발명의 주제이다.

또, 바람직하게는, 제트 밀은 분급기에 연결된다. 분급기는 내부 분급기 또는 외부 분급기일 수 있다. 특히 바람직하게는, 제트 밀에 통합되는 동적 공기 분급기가 이용된다. 이와 관련해서, 매우 바람직하게는, 공기 분급기가 일정하거나 또는 반경이 감소함에 따라 증가하는 순높이(clear height)를 가지는 분급 회전자 또는 분급 휠을 포함하고 따라서 작업 동안 흘러서 통과하는 분급 회전자 또는 휠의 표면적이 적어도 거의 일정하다는 것이 제공된다. 별법으로 또는 추가로, 공기 분급기는 분급 회전자 또는 분급 휠이 회전할 때 이와 함께 회전하는 방식으로 설계된 침설(immersion) 관을 가지는 분급 회전자 또는 분급 휠을 포함한다는 것이 제공될 수 있다.

본 발명의 방법의 추가의 바람직한 개선점은 유동 방향으로 횡단면이 넓어지는 미세물 유출 챔버를 제공하는 것이다.

도 1에 위에서 설명한 방법을 수행하기 위한 제트 밀 (1)의 전형적인 실시태양을 개략적으로 나타내었다. 이미 위에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따르는 방법은 당업계 숙련자에게 그 자체가 알려진 장비 및 수단으로 쉽게 실현될 수 있지만, 이것은 당업계 숙련자가 또한 본 발명에 의해 새로 생성된 방법의 개개의 단계도 알 것이라는 점을 암시하는 것을 의도하지 않는다.

도 1에 따르는 제트 밀 (1)은 원통형 하우징 (2)를 포함하고, 원통형 하우징 (2)는 밀링 챔버 (3), 밀링 챔버 (3)의 위로 거의 중간에 위치하는 밀링할 물질 공급부 (4), 밀링 챔버 (3)의 하부 영역에 위치하는 하나 이상의 밀링 제트 유입구 (5), 및 밀링 챔버 (3)의 상부 영역에 위치하는 생성물 유출구 (6)을 둘러싼다. 거기에는 오직 특정 입자 크기 미만의 밀링으로부터 얻은 물질을 생성물 유출구 (6)을 통해 밀링 챔버 (3) 밖으로 방출하고 선택된 값보다 큰 입자 크기를 가지는 밀링으로부터 얻은 물질을 추가의 밀링 작업을 위해 다시 공급하기 위해, 밀링으로부터 얻은 물질(나타내지 않음)이 분급되는 회전가능 분급 휠 (8)을 가지는 공기 분급기 (7)이 배열된다.

분급 휠 (8)은 공기 분급기에서 통상적인 분급 휠일 수 있고, 분급 휠의 블레이드(하기한 내용, 예를 들어, 도 3과 관련된 내용 참조)는 반경 방향으로 연장하는 블레이드 채널의 경계를 정하고, 채널의 바깥쪽 말단에서 분급 공기가 들어가서 상대적으로 작은 입자 크기 또는 질량의 입자를 중심쪽 유출구로 연행해서 생성물 유출구 (6)으로 연행하고, 한편, 상대적으로 큰 입자 또는 상대적으로 큰 질량의 입자는 원심력의 영향으로 편향된다. 특히, 공기 분급기 (7) 및/또는 적어도 그의 분급 휠 (8)에 EP 0 472 930 B1에 따르는 하나 이상의 디자인 특징이 제공된다.

단일의 밀링 제트 (10)이 밀링할 물질 공급부 (4)로부터 밀링 제트 (10)의 영역에 도달하는 밀링할 물질의 입자에 높은 에너지로 충돌하여 밀링할 물질의 입자를 작은 하위입자로 분쇄하여 하위입자들이 분급 휠 (8)에 의해 흡인되고, 하위입자들이 적당히 작은 크기 또는 질량을 가지는 경우에는 생성물 유출구 (6)을 통해 외부로 이송되도록 하기 위해, 밀링할 물질 유입구 (5), 예를 들어 단일의 반경 방향 유입구 개구 또는 유입구 노즐 (9)를 포함하는 유입구 (5)가 오직 하나 제공될 수 있다. 그러나, 오직 하나의 밀링 제트 (10)을 이용하는 경우에 가능한 것보다 더 집중적으로 입자 분쇄를 일으키는 서로 충돌하는 두 밀링 제트 (10)을 생성하는 정반대 방향에 쌍을 이루어 위치하는 밀링할 물질 유입구 (5)를 가짐으로써, 특히 많은 쌍의 밀링 제트가 생성되는 경우에, 더 나은 효과가 달성된다.

게다가, 예를 들어, 밀링할 물질 공급부 (4)와 밀링 제트 (10)의 영역 사이에 내부 가열원 (11) 또는 밀링할 물질 공급부 (4)의 외부 영역에 상응하는 가열원 (12)을 이용함으로써, 또는 열 손실을 피할 목적으로 공급 파이프 (13)을 단열 자켓 (14)로 둘러싸서 밀링할 물질 공급부 (4)에 들어갈 때 열 손실을 피하는 어쨌든 이미 따뜻한 밀링할 물질의 입자를 가공함으로써 가공 온도에 영향을 줄 수 있다. 가열원 (11) 또는 (12)가 이용되는 경우, 원리적으로, 가열원 (11) 또는 (12)는 요망되는 어떠한 종류도 될 수 있고, 따라서 의도된 목적에 이용하기에 적당할 수 있고, 시장에서의 입수용이성에 따라서 선택될 수 있으며, 따라서 이와 관련해서는 추가의 설명이 필요하지 않다.

온도의 경우, 밀링 제트 또는 밀링 제트들 (10)의 온도가 특히 관련되고, 밀링할 물질의 온도는 이 밀링 제트 온도에 적어도 대략 상응하여야 한다.

밀링 제트 유입구 (5)를 경유하여 밀링 챔버 (3) 안으로 도입되는 밀링 제트 (10)의 생성에는 작업 조건 하에서 기체인 어떠한 물질 또는 물질 혼합물도 이용될 수 있다. 특히 바람직하게는, 공기 및/또는 수소 기체 및/또는 아르곤 및/또는 희가스, 예를 들어 헬륨, 및/또는 질소 및/또는 언급된 작업 매체의 혼합물이 이용된다. 이와 관련해서, 각 밀링 제트 유입구 (5)의 유입구 노즐 (9)를 통과한 후의 작업 매체의 열 함량이 유입구 노즐 (9)를 통과하기 전보다 유의하게 적지 않도록 하는 것이 보장되어야 한다. 충돌 분쇄에 필요한 에너지가 주로 유동 에너지로서 이용될 수 있어야 하기 때문에, 유입구 노즐 (9)의 유입구 (15)와 그의 유출구 (16) 사이의 압력 강하는 비교시 고려해야 할 것이고(압력 에너지는 최대한으로 유동 에너지로 전환됨), 온도 강하도 또한 사소하게 여기지 못할 것이다. 특히, 이 온도 강하는 둘 이상의 밀링 제트 (10)이 서로 만나거나 또는 다수의 두 밀링 제트 (10)이 있을 때, 밀링할 물질 및 밀링 제트 (10)이 밀링 챔버 (3)의 중심부 (17) 영역에서 동일 온도를 가지게 되는 정도로 밀링할 물질을 가열함으로써 보상되어야 한다.

밀링 제트 (10)의 제조를 계획하고 실시하는 방법은 당업계 숙련자에게 알려져 있다.

제트 밀 (1)의 이 전형적인 실시태양의 표현에서, 저장기 또는 생성 기구 (18), 예를 들어 탱크 (18a)는 작업 매체 B의 어떠한 공급원도 나타내고, 이로부터 작업 매체 B가 유도 기구 (19)에 의해 밀링 제트 유입구 (5) 또는 밀링 제트 유입구들 (5)로 유도되어 밀링 제트 (10) 또는 밀링 제트들 (10)을 생성한다. 탱크 (18a) 대신, 예를 들어, 적당한 작업 매체 B가 이용될 수 있게 하기 위해 압축기를 이용하는 것도 가능하다. 그러나, 간단한 송풍기가 특히 바람직하고, 회전형 송풍기 또는 반경 방향 팬이 매우 바람직하다.

특히, 관련된 실시태양은 제한적인 것이 아니라 단지 전형적인 것임을 의도하고 이렇게 이해되어야 하는 이러한 유형의 공기 분급기 (7)이 제공된 제트 밀 (1)을 기반으로, 미세 입자 생성 방법은 통합된 동적 공기 분급기 (7)을 가지는 이러한 제트 밀 (1)로 수행된다. 작업 매체 B로는 일반적으로 유체 또는 기체가 이용되고, 바람직하게는 이미 언급한 수소 기체 또는 헬륨 기체 또는 단순히 공기가 이용된다.

게다가, 분급 회전자 (8)이 일정하거나 또는 반경이 감소함에 따라, 즉 그의 축 쪽으로 갈수록 증가하는 순높이를 가지고, 특히, 흘러서 통과하는 분급 회전자 (8)의 표면적이 일정한 경우가 유리하고 따라서 바람직하다. 추가로 또는 별법으로, 유동 방향으로 횡단면이 넓어지는 미세물 유출 챔버가 제공될 수 있다.

제트 밀 (1)의 경우에 특히 바람직한 개선점은 분급 회전자 (8)이 교체가능하고 동시 회전하는 침설 관 (20)을 가지는 것이다.

제트 밀 (1) 및 그의 성분의 전형적인 개선점의 추가의 세부 사항 및 변형은 아래에서 도 2 및 도 3과 관련해서 설명한다.

도 2의 개략적 표현으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제트 밀 (1)은 통합된 공기 분급기 (7)을 포함하고, 공기 분급기 (7)은 제트 밀 (1)이 예를 들어 유동층 대향 제트 밀로서 또는 밀집층 제트 밀로서 설계될 때는 동적 공기 분급기 (7)이고, 이것은 유리하게는 제트 밀 (1)의 밀링 챔버 (3)의 중심에 배열된다. 밀링으로부터 얻은 물질의 목표 분말도는 밀링 기체의 체적 유량 및 분급기의 회전 속도에 의존해서 영향받을 수 있다.

도 2에 따르는 제트 밀 (1)의 공기 분급기 (7)의 경우, 전체 수직 공기 분급기 (7)이 분급기 하우징 (21)에 의해 둘러싸이고, 분급기 하우징 (21)은 상부 하우징 부분 (22) 및 하부 하우징 부분 (23)을 실질적으로 포함한다. 상부 하우징 부분 (22) 및 하부 하우징 부분 (23) 각각에는 상부 외주 및 하부 외주에 바깥쪽으로 향하는 원주 플랜지 (24) 및 (25)가 각각 제공된다. 공기 분급기 (8)의 설치된 또는 기능적 상태에서는, 두 원주 플랜지 (24),(25)가 서로 겹쳐 있고 적당한 수단에 의해 서로에 대해 고정된다. 고정하기 위한 적당한 수단은 예를 들어 나사 연결(나타내지 않음)이다. 클램프(나타내지 않음) 또는 기타 등등도 해체가능 체결 수단으로 쓰일 수 있다.

플랜지 연결 수단 해체 후 상부 하우징 부분 (22)가 하부 하우징 부분 (23)에 대해서 화살표 (27) 방향으로 위쪽으로 선회할 수 있고 상부 하우징 부분 (22)가 아래로부터 접근가능하고 하부 하우징 부분 (23)이 위로부터 접근가능하도록 하는 방식으로 교합형 조인트 (26)에 의해 플랜지 원주의 실질적으로 어떠한 요망되는 위치에서도 두 원주 플랜지 (24) 및 (25)는 서로 연결된다. 하부 하우징 부분 (23)은 그 자체가 2부 형태이고, 개방된 상단에 원주 플랜지 (25)를 가지는 원통형 분급 챔버 하우징 (28) 및 원뿔 모양으로 아래쪽으로 갈수록 점점 가늘어지는 원뿔형 방출부 (29)를 실질적으로 포함한다. 원뿔형 방출부 (29) 및 분급 챔버 하우징 (28)은 플랜지 (30),(31)이 있는 상단 및 하단에서 서로 겹쳐 있고, 원주 플랜지 (24),(25)와 동일한 방식으로 원뿔형 방출부 (29) 및 분급 챔버 하우징 (28)의 두 플랜지 (30),(31)은 해체가능 체결 수단(나타내지 않음)에 의해 서로 연결된다. 이러한 방식으로 조립된 분급기 하우징 (21)은 지탱 팔 (28a) 안에 또는 위에 매달리고, 많은 지탱 팔이 제트 밀(1)의 공기 분급기 (7)의 분급기 또는 압축기 하우징 (21)의 원주 둘레에 가능한 한 균일하게 이격되어 분포되고 원통형 분급 챔버 하우징 (28)에 대해 작용한다.

공기 분급기 (7)의 내부 하우징 성분의 다른 한 중요 부품은 상부 커버 플레이트 (32), 상기 상부 커버 플레이트로부터 축방향으로 거리를 둔 유출측 하부 커버 플레이트 (33), 및 두 커버 플레이트 (32),(33)의 외주 사이에 배열되고 상기 플레이트에 단단히 연결되고 분급 휠 (8)의 원주 둘레에 균일하게 분포된 편리한 윤곽의 블레이드 (34)를 가지는 분급 휠 (8)이다. 이 공기 분급기 (7)의 경우, 분급 휠 (8)의 구동은 상부 커버 플레이트 (32)에 의해 제공되고, 한편, 하부 커버 플레이트 (33)은 유출측 커버 플레이트이다. 분급 휠 (8)의 탑재는 편리하게 적극적으로 구동되는 분급 휠 섀프트 (35)를 포함하고, 분급 휠 섀프트 (35)는 상단이 분급기 하우징 (21) 밖으로 안내되고 하단이 분급기 하우징 (21) 내의 돌출된 베어링에서 회전불가능하게 분급 휠 (8)을 지지한다. 분급 휠 섀프트 (35)가 분급기 하우징 (21)로부터 밖으로 안내되는 것은 1 쌍의 기계화된 플레이트 (36),(37)에서 일어나고, 이 플레이트 (36),(37)은 정상부에서 원뿔대 형태의 하우징 말단 부분 (38)의 상단에서 분급기 하우징 (21)을 폐쇄하고, 분급 휠 섀프트 (35)를 안내하고, 분급 휠 섀프트 (35)의 회전 운동을 방해하지 않으면서 이 섀프트 통로를 밀봉한다. 편리하게는, 상부 플레이트 (36)은 분급 휠 섀프트 (35)에 대해 회전불가능하게 플랜지로서 배정되어 그 자체가 하우징 말단 부분 (38)에 배정된 하부 플레이트 (37) 상에 회전 베어링 (35a)에 의해 회전불가능하게 지지될 수 있다. 유출측 커버 플레이트 (33)의 아랫면은 원주 플랜지 (24)와 (25) 사이의 공통 평면에 있고, 따라서, 분급 휠 (8)은 경첩식으로 움직이는 상부 하우징 부분 (22) 내에 전체가 배열된다. 원뿔형 말단 부분 (38)의 영역에서, 상부 하우징 부분 (22)는 또한 밀링할 물질 공급부 (4)의 관형 생성물 공급 포트 (39)를 가지고, 이 포트의 종축은 분급 휠 (8) 및 그의 구동 또는 분급 휠 섀프트 (35)의 회전축 (40)에 대해 평행하게 연장되고, 이 포트는 분급 휠 (8) 및 그의 구동 또는 분급 휠 섀프트 (35)의 회전축 (40)으로부터 가능한 멀리서 상부 하우징 부분 (22)의 외부에 반경 방향으로 배열된다.

분급기 하우징 (21)은 관형 유출 포트 (20)을 수용하며, 관형 유출 포트 (20)은 분급 휠 (8)과 동축 배열되고, 유출측 커버 플레이트 (33) 바로 아래에 상단이 위치하지만 여기에 연결되지 않게 놓인다. 유출 챔버 (41)은 파이프로서 형성된 유출 포트 (20)의 하단에 동축 배치되고, 유출 챔버도 마찬가지로 관형이지만, 그의 직경은 유출 포트 (20)의 직경보다 훨씬 크고, 이 전형적인 실시태양의 경우에서는 유출 포트 (20)의 직경의 2 배 이상이다. 따라서, 유출 포트 (20)과 유출 챔버 (41) 사이의 전이부에는 상당한 직경 변화가 있다. 유출 포트 (20)은 유출 챔버 (41)의 상부 커버 플레이트 (42) 안에 삽입된다. 유출 챔버 (41)은 하부에서는 제거가능 커버 (43)에 의해 폐쇄된다. 유출 포트 (20) 및 유출 챔버 (41)을 포함하는 어셈블리는 많은 지탱 팔 (44)에서 유지되고, 지탱 팔 (44)는 어셈블리의 원주 둘레에 별 모양으로 균일하게 분포되고 그의 내부 말단이 유출 포트 (20)의 영역에서 어셈블리에 단단히 연결되고 그의 외부 말단이 분급기 하우징 (21)에 고정된다.

유출 포트 (20)은 원뿔형 환상 하우징 (45)에 의해 둘러싸이고, 원뿔형 환상 하우징 (45)의 큰 하부 외경은 유출 챔버 (41)의 직경에 적어도 대략 상응하고, 원뿔형 환상 하우징 (45)의 작은 상부 외경은 분급 휠 (8)의 직경에 적어도 대략 상응한다. 지탱 팔 (44)는 환상 하우징 (45)의 원뿔 벽에서 끝나서 이 벽에 단단히 연결되고, 게다가, 지탱 팔 그 자체가 유출 포트 (20) 및 유출 챔버 (41)을 포함하는 어셈블리의 일부이다.

지탱 팔 (44) 및 환상 하우징 (45)는 플러싱(flushing) 공기 기구(나타내지 않음)의 일부이고, 플러싱 공기는 물질이 분급기 하우징 (21)의 내부로부터 분급 휠 (8), 또는 더 정확하게는 그의 하부 커버 플레이트 (3)과 유출 포트 (20) 사이의 틈 안으로 침투하는 것을 방지한다. 이 플러싱 공기가 환상 하우징 (45)에 들어가서 비어 있는 채로 유지되는 틈 안으로 통과할 수 있게 하기 위해, 지탱 팔 (44)가 관으로서 형성되고, 그의 외부 말단 부분이 분급기 하우징 (21)의 벽을 통과하도록 안내되고, 흡입 필터 (46)에 의해 플러싱 공기 공급원(나타내지 않음)에 연결된다. 환상 하우징 (45)는 정상부에서 다공 플레이트 (47)에 의해 폐쇄되고, 틈 자체는 다공 플레이트 (47)과 분급 휠 (8)의 하부 커버 플레이트 (33) 사이의 영역에서 축방향으로 조정될 수 있는 환상 원반에 의해 조정될 수 있다.

유출 챔버 (41)로부터의 유출구는 미세물 방출 파이프 (48)에 의해 형성되고, 이 미세물 방출 파이프 (48)은 외부로부터 분급기 하우징 (21) 안으로 안내되고 유출 챔버 (41)에 접선 방향으로 연결된다. 미세물 방출 파이프 (48)은 생성물 유출구 (6)의 한 성분 부품이다. 원뿔형 편향부 (49)는 유출 챔버 (41)에 미세물 방출 파이프 (48)의 진입을 클래딩하는 구실을 한다.

원뿔형 하우징 말단 부분 (38)의 하단에서 분급 공기 나선형 유입구 (50) 및 조대 물질 방출부 (51)이 하우징 말단 부분 (38)에 수평 배열로 배정된다. 분급 공기 나선형 유입구 (50)의 회전 방향은 분급 휠 (8)의 회전 방향과 반대이다. 조대 물질 방출부 (51)은 하우징 말단 부분 (38)에 제거가능하게 배정되고, 하우징 말단 부분 (38)의 하단에 플랜지 (52)가 배정되고, 조대 물질 방출부 (51)의 상단에 플랜지 (53)이 배정되고, 두 플랜지 (52) 및 (53)은 공기 분급기 (7)이 작업할 준비가 될 때 공지 수단에 의해 서로 해체가능하게 연결된다.

설계된 분산 대역은 부호 (54)로 표시된다. 원활한 유동 및 간단한 라이닝을 생성하기 위해 내부 연부가 기계화된(베벨화된) 플랜지는 부호 (55)로 표시된다.

마지막으로, 교체가능 보호관 (56)이 유출 포트 (20)의 내벽에 폐쇄 부품으로서 배치되고, 상응하는 보호관 (57)이 유출 챔버 (41)의 내벽에 배치될 수 있다.

분급기 (7)의 작업이 개시될 때, 나타낸 작업 상태에서, 분급 공기가 목적에 따라서 선택된 진입 속도로 압력 구배 하에서 분급 공기 나선형 유입구 (50)에 의해 공기 분급기 (7)에 도입된다. 특히 하우징 말단 부분 (38)의 원뿔 형상(conicity)과 함께 분급 공기가 나선형 유입구에 의해 도입되는 결과로, 분급 공기는 나선형으로 위쪽의 분급 휠 (8)의 영역으로 올라간다. 동시에, 상이한 질량의 고체 입자를 포함하는 "생성물"은 생성물 공급 포트 (39)에 의해 분급기 하우징 (21) 안으로 도입된다. 이 생성물 중에서, 조대 물질, 즉 질량이 큰 입자 분획은 분급 공기와 반대로 조대 물질 방출부 (51) 영역으로 통과해서 추가 가공에 이용될 수 있게 된다. 미세물, 즉 질량이 작은 입자 분획은 분급 공기와 혼합하고, 반경 방향으로 외부로부터 안쪽으로 분급 휠 (8)을 통해 유출 포트 (20)으로 통과해서 유출 챔버 (41) 안으로 통과하고 최종적으로 미세물 유출 파이프 (48)에 의해 미세물 유출구 (58) 안으로 통과해서 그곳으로부터 필터로 통과하고, 필터에서 유체, 예를 들어 공기 형태의 작업 매체 및 미세물이 서로 분리된다. 미세물 중의 조대 구성성분은 조대 물질과 함께 분급기 하우징 (21)을 떠나거나 또는 그것이 분급 공기와 함께 방출되도록 하는 입자 크기의 미세물이 될 때까지 분급기 하우징 (21)에서 계속 순환하기 위해, 원심력에 의해 반경 방향으로 분급 휠 (8)로부터 제거되어 조대 물질과 혼합된다.

유출 포트 (20)에서부터 유출 챔버 (41)로 갑자기 단면이 넓어지는 결과로, 그곳에서 미세물-공기 혼합물의 유동 속도의 상당한 감소가 발생한다. 따라서, 이 혼합물은 훨씬 더 느린 유동 속도로 유출 챔버 (41)을 통해 미세물 유출 파이프 (48)에 의해 미세물 유출구 (58)에 들어가고, 유출 챔버 (41)의 벽에 극히 적은 양의 마모성 물질을 생성한다. 이러한 이유 때문에, 보호관 (57)은 매우 예방적인 조치에 지나지 않는다. 그러나, 양호한 분리 기술을 얻는다는 이유에서, 방출 또는 유출 포트 (20)에서는 분급 휠 (8)에서의 높은 유동 속도가 여전히 우세하고, 이러한 이유로, 보호관 (56)이 보호관 (57)보다 더 중요하다. 유출 포트 (20)으로부터 유출 챔버 (41)로의 전이부에서 직경이 넓어지는 직경 변화가 특히 중요하다.

게다가, 분급기 하우징 (21)을 기재된 방식으로 분할하고 분급기 성분들을 개개의 부분 하우징에 배정한 결과로, 공기 분급기 (7)이 잘 유지될 수 있고, 결점이 되는 성분을 짧은 유지 시간 내에 상대적으로 적은 노력으로 교체할 수 있다.

도 2의 개략적 표현에서는 두 커버 플레이트 (32) 및 (33) 및 그 사이에 배열되고 블레이드 (34)를 갖는 블레이드 고리 (59)를 가지는 분급 휠 (8)이 평행한 표면을 가지고 평행한 커버 플레이트 (32) 및 (33)를 가지는 이미 알려져 있는 통상의 형태로 여전히 표현되지만, 도 3에서는 유리한 발전을 나타내는 공기 분급기 (7)의 추가의 전형적인 실시태양의 분급 휠 (8)을 도 3에 나타낸다.

도 3에 따르는 분급 휠 (8)은 블레이드 (34)를 가지는 블레이드 고리 (59) 이외에 상부 커버 플레이트 (32), 및 상기 상부 커버 플레이트로부터 축방향으로 거리를 둔 유출측 하부 커버 플레이트 (33)을 포함하고, 회전축 (40) 및 따라서 공기 분급기 (7)의 종축을 중심으로 회전가능하다. 회전축 (40) 및 따라서 공기 분급기 (7)의 종축이 수직이든 수평이든 상관없이, 분급 휠 (8)의 직경 범위는 회전축 (40)에 대해, 즉 공기 분급기 (7)의 종축에 대해 수직이다. 유출측 하부 커버 플레이트 (33)은 유출 포트 (20)을 동심형으로 둘러싼다. 블레이드 (34)는 두 커버 플레이트 (33) 및 (32)에 연결된다. 그러면, 종래 기술로부터 벗어난 새로운 시도로서, 두 커버 플레이트 (32) 및 (33)은 원뿔 모양으로 형성되고, 정밀하게 말하면, 바람직하게는 유출측 커버 플레이트 (33)으로부터 상부 커버 플레이트 (32)까지의 거리가 블레이드 (34)의 고리 (59)로부터 안쪽으로, 즉 회전축 (40) 쪽으로 갈수록 더 커지고 따라서 바람직하게는 연속으로, 예를 들어 선형 또는 비선형으로 커지는 방식으로, 더 바람직하게는, 유동이 통과하는 원통 엔벨럽의 표면적이 블레이드 유출구 연부와 유출 포트 (20) 사이에서 각 반경에 대해 일정하도록 형성된다. 공지의 해결책은 반경이 작아지기 때문에 유출 속도가 더 느려지지만, 이 해결책의 경우에는 유출 속도가 일정하다.

위에서 설명하고 도 3에서 설명한 상부 커버 플레이트 (32) 및 하부 커버 플레이트 (33)의 디자인의 변형은 별문제로 하고, 이들 두 커버 플레이트 (32) 또는 (33) 중 오직 하나만 설명된 방식으로 원뿔 모양으로 형성되고, 다른 한 커버 플레이트 (33) 또는 (32)은 도 2에 따르는 전형적인 실시태양과 관련된 두 커버 플레이트 (32) 및 (33)의 경우처럼 평면인 것도 가능하다. 특히, 이 경우, 비평행 표면을 가지는 커버 플레이트의 형태는 적어도 대략적으로 유동이 통과하는 원통 엔벨럽의 표면적이 블레이드 유출구 연부와 유출 포트 (20) 사이에서 각 반경에 대해 일정하게 되도록 하는 것일 수 있다.

본 발명에 따르는 방법의 한 특정 실시태양에서는, 밀링 동안에 표면 개질제가 첨가된다. 입자들이 밀 내부에서 충돌할 때 밀링된 미세 입자로부터 물질의 구름이 생성되고 표면 개질제가 이 구름 안으로 도입, 특히 바람직하게는 안에 분사될 수 있기 때문에, 본 발명에 따르는 방법에서 표면 개질은 특히 효과적이다. 따라서, 결합 반응 동안에 표면 개질제가 밀의 벽과 접촉하지 않고, 따라서 고결이 방지된다. 이러한 고결은 기계적 또는 분급 기계적 밀의 큰 불리한 점 및 큰 문제를 나타낸다. 표면 개질제는 바람직하게는 노즐, 바람직하게는 2-유체 노즐에 의해 도입되고, 분무화 매체가 밀링 기체와 동일한 매체일 수 있다. 표면 개질제는 노즐을 통해 직접적으로 밀링 대역 내에, 특히 바람직하게는 밀링 노즐과 동일한 높이에 주입되는 것이 바람직하다.

이러한 유형의 표면 개질의 특별한 한 이점은 밀링의 결과로 실질적으로 현장에서의 코팅/도핑에 활성/신선 표면이 이용될 수 있다는 사실이다. 이것은 밀링할 물질의 표면과 코팅/도핑제의 상호작용을 증가시키고, 그 중에서도 특히, 더 강한 결합을 초래한다. 추가의 이점은 밀링 동안에 동시에 코팅/도핑이 일어나는 결과로, 밀링으로부터 얻은 물질의 안정화(예를 들어, 재응집에 대해)를 달성할 수 있다는 것일 수 있다.

원리적으로, 밀링 조건 하에서 밀링 챔버에 액체, 용액 또는 용융물로서 분사될 수 있는 모든 표면 개질제가 본 발명에 따르는 방법에 이용될 수 있다. 본 발명의 범위 내에서 바람직한 표면 개질제는 규산나트륨, 알칼리(예를 들어, NaOH 및 KOH), 산(예를 들어, 황산, 염산, 질산), 유기 규소 화합물(예를 들어, 개질된 또는 비개질된 실란, 폴리실록산, 개질된 유기 폴리실록산, 실리콘 오일, 실리콘 폴리에테르 아크릴레이트), 유기 중합체, 아크릴레이트, 폴리비닐 알콜(PVA), 왁스(예를 들어, 폴리에틸렌 왁스) 및 금속염(도핑)이다. 이러한 표면 개질제 전부는 아니지만 일부 예가 WO 2004/055120, WO 2004/055105, WO 2004/054927 또는 EP 1477457에 제공되어 있다. 이로써, 이들 문서의 내용은 명백히 본 발명의 주제에 포함된다.

표면 피복이 특히 유리하게는 예를 들어 테고래드(등록상표)라는 상표명으로 판매되는 실리콘 폴리에테르 아크릴레이트 중합체로 수행된다. 특히 바람직하게는, 이들은 실리콘 폴리에테르 아크릴레이트 중합체 또는 실리콘 폴리에테르 메타크릴레이트 중합체, 예를 들어 EP 0999230 A1에 기술된 것, 가장 특히 바람직하게는 1 내지 50 중량％, 바람직하게는 5 내지 30 중량％, 특히 바람직하게는 10 내지 20 중량％의 폴리에테르 과량을 가지는 EP 0999230 A1에 상응하는 중합체이다. 이로써, 이 특허 출원 공개의 주제는 명백히 본원의 주제에 포함된다.

가장 특히 바람직하게는, 본 발명의 범위 내에서, 비결정질 SiO₂, 특히 침강 실리카, 실리케이트(예를 들어, 알루미노실리케이트), 전기 아크 실리카, 발열성 실리카, 세미겔 또는 실리카겔의 고체가 본 발명에 따르는 방법의 이 변형으로 밀링되고, 실리콘 폴리에테르 아크릴레이트, 폴리비닐 알콜(PVA), 아크릴레이트, 왁스 및 금속염으로 코팅되거나 또는 도핑된다. 통상의 방법에서는 이제까지 코팅 또는 도핑이 먼저 수행된 후에 기계적 또는 분급 기계적 밀에서 밀링이 수행되는 것이 필요했기 때문에 코팅제 또는 도핑제 및 밀링할 물질의 이러한 조합이 특히 바람직하다. 이 신규 방법은 코팅 또는 도핑 및 밀링을 하나의 단계로 조합하고 그럼에도 불구하고 기계적 또는 분급 기계적 밀을 이용하는 통상의 방법과 적어도 동등하거나 종종 그보다 훨씬 우수한 밀링으로부터 얻은 물질의 입자 크기 분포를 달성하는 데에 처음으로 성공하였다. 본 발명에 따르는 방법이 입자 크기 분포에서 더 낮은 비율의 미세물 함량을 초래하고 밀링할 물질의 표면의 완전한 코팅/도핑이 가능하기 때문에, 통상의 방법과 비교할 때, 이러한 물질 조합은 한편으로는 공정에서 한 단계를 제거하고, 다른 한편으로는, 또한 우수한 생성물을 얻는다.

특히, 모든 유기 및 무기 고체가 본 발명에 따르는 방법으로 밀링될 수 있지만, 이 방법은 원소 주기율표의 3족 및 4족 금속의 비결정질 산화물에 대해 특별한 이점을 제공한다. 이것은 겔 및 상이한 유형의 구조를 가지는 비결정질 고체 둘 모두에 적용된다. 침강 실리카, 발열성 실리카, 전기 아크 실리카, 실리케이트, 세미겔 및 실리카겔이 특히 바람직하고, 실리카겔은 히드로겔 뿐만 아니라 에어로겔 및 크세로겔도 포함한다. 이러한 물질은 응용에서 예를 들어 페인트의 소광제로서 종종 이용되고, 이 경우, 정확히 정의된 입자 크기 분포가 중요하고, 예를 들어, 너무 높은 미세물 함량은 이로 인해 증점 성질이 손상되기 때문에 유해하다. 특정 입자 크기 분포 이외에 추가로, 불순물, 예를 들어 철에 의한 낮은 오염도 많은 응용에서 매우 유리하다. 본 발명에 따르는 방법은 외래 원소에 의한 매우 낮은 오염과 함께 특정 입자 크기 분포를 가지는 원소 주기율표의 3족 및 4족 금속의 비결정질 산화물, 특히 이산화규소 제조에 처음으로 성공하였다.

측정 방법

레이저 회절에 의한 입자 크기 결정

분말 고체의 입자 크기 분포 결정에 레이저 회절의 이용은 입자들이 그들의 크기에 의존해서 모든 방향에서 상이한 세기 패턴을 가지는 단색 레이저 빔의 빛을 산란하거나 또는 회절한다는 현상을 기초로 한다. 빔이 충돌하는 입자의 직경이 작을수록, 단색 레이저 빔의 산란 또는 회절 각도가 더 커진다.

측정을 수행하는 다음 방법은 침강 실리카 샘플을 토대로 기재한다.

친수성 침강 실리카의 경우에는 샘플 제조 및 측정이 분산 유체로서 완전 탈이온화된 물을 이용해서 수행되지만, 물로 충분히 습윤화될 수 없는 침강 실리카의 경우에는 순수 에탄올이 이용된다. 측정 시작 전에, LS 230 레이저 회절 입자 크기 분석기(베크맨 코울터(Beckman Coulter)로부터 입수함; 측정 범위:0.04 - 2000 ㎛) 및 유체 모듈(스몰 볼륨 모듈 플러스(Small Volume Module Plus), 120 ㎖, 베크만 코울터)을 2 시간 동안 워밍업하도록 두고, 모듈을 완전 탈이온화된 물로 3 회 헹구었다. 소수성 침강 실리카의 경우에는, 헹굼 작업을 순수 에탄올로 수행하였다.

LS 230 레이저 회절 입자 크기 분석기의 분석기 소프트웨어에서 미에(Mie) 이론에 기초한 평가에 관련된 다음 광학 매개변수가 .rfd 파일에 저장된다:

분산 유체 탈이온수의 회절 지수 실수부_물 = 1.332(에탄올의 경우는 1.359임)

고체(샘플 물질) 실리카의 회절 지수 실수부_실리카 = 1.46

허수부 = 0.1

형상 계수 = 1

게다가, 입자 측정에 관련된 다음 매개변수를 정해야 한다:

측정 시간 = 60 초

측정 회수 = 1

펌핑 속도 = 75％

샘플의 성질에 의존해서, 샘플은 주걱을 이용해서 직접 분말 고체로서 또는 2 ㎖ 일회용 피펫을 이용해서 현탁된 형태로 분석기의 유체 모듈(스몰 볼륨 모듈 플러스)에 도입할 수 있다. 측정에 필요한 샘플 농도에 도달했을 때(최적 광학적 혼탁도), LS 230 레이저 회절 입자 크기 분석기의 소프트웨어는 "OK"를 표시한다. 밀링된 침강 실리카는 70％ 진폭으로 CV 181 초음파 전환기 및 6 ㎜ 초음파 팁을 가지는 소닉스(Sonics)로부터의 비브라 셀(Vibra Cell) VCX 130에 의해 초음파에 60 초 동안 노출시키고 동시에 유체 모듈에서 펌핑 순환시킴으로써 분산된다. 밀링되지 않은 침강 실리카의 경우, 분산은 초음파에 노출시키지 않고 60 초 동안 유체 모듈에서 펌핑 순환시킴으로써 수행된다. 측정은 실온에서 수행된다. 미가공 데이터로부터, 분석기 소프트웨어가 입자 크기의 부피 분포 및 d50 값(중앙값)을 이미 확립된 광학 매개변수(.rfd 파일)를 이용하여 미에 이론을 기초로 하여 계산한다.

ISO 13320 "입자 크기 분석 - 레이저 회절 방법 가이드"는 입자 크기 분포를 결정하기 위한 레이저 회절 방법의 세부 사항을 기술한다. 당업계 숙련자는 미에 이론을 기초로 한 평가에 관련된 흔히 사용되는 고체 및 분산 유체의 광학 매개변수의 목록을 인지한다.

본 발명을 전형적인 실시태양을 기초로 명세서에 제시하고 도면에 나타낸 것은 예시적인 것에 불과한 것이고, 본 발명은 이들에 제한되는 것이 아니며, 오히려, 당업계 숙련자가 본 문서로부터, 특히 특허 청구 범위의 범위 및 이 명세서의 도입 부분에 제시된 일반적인 제시 뿐만 아니라 전형적인 실시태양에 대한 설명 및 도면에서의 그의 표현으로부터 이끌어낼 수 있는 모든 변화, 변경, 치환 및 조합을 포함한다. 특히, 본 발명을 상세히 논술하기 위한 모든 개개의 특징 및 가능성 및 그것을 실시하는 다양한 방법을 조합할 수 있다.

실시예 1:

호소카와 알파인 아게(Hosokawa Alpine AG)로부터의 AFG 200 에어로플렉스(Aeroplex) 유동층 대향 제트 밀에서 에보니크 데구사 게엠베하(Evonik Degussa GmbH)로부터의 에이스매트(등록상표)(ACEMATT®) HK400를 76 ℃의 밀링 공기 유입 온도(밀링 챔버 내부 온도 = 60 ℃) 및 0.4 bar(절대)의 압력 하에서 밀링하고, 테고(등록상표) 래드 2300 실리콘 폴리에테르 아크릴레이트로 피복하였다. 이것은 밀링 노즐과 동일 평면에 위치하는 2-유체 노즐(도 1 내지 3에는 도시되지 않음)에 의해 밀에 코팅제를 주입하는 것을 포함하였다(3 개의 밀링 노즐이 120°간격으로 이격되고, 2-유체 노즐은 이들 밀링 노즐 사이에 60°되는 곳에 위치함). 7.4 질량％의 테고(등록상표) 래드 2300(테고(등록상표) 래드 2300은 약 43.9 중량％의 탄소 함량을 가짐)을 공급하였다. 최종 생성물에서, 3.2 중량％의 탄소 함량이 발견되었고, 즉, 테고(등록상표) 래드 2300의 탄소 함량을 고려하면, 정량적인 피복 중 어느 정도는 폴리에테르 손실 없이 달성되었다. 습식 코팅 및 동일 백분율의 테고(등록상표) 래드 2300의 첨가로, 최종 생성물에서 불과 2.5 내지 2.8 중량％의 탄소가 발견되었다. 따라서, 습식 코팅의 경우, 상당한 양의 표면 개질제가 실리카 상에 있지 않고 물로 씻겨 제거되었다. 이것은 수용성 분획을 가지는 표면 개질제로 담체 물질을 피복할 때 본 발명에 따르는 방법의 특별한 이점을 나타낸다. 생성물은 4.7 ㎛의 d₅₀ 값을 가졌다.

실시예 2 :

에보니크 데구사 게엠베하로부터 시퍼나트(등록상표)(Sipernat®) 50을 네츠쉬-콘덕스(Netzsch-Condux)로부터의 유동층 대향 제트 밀, 타입 CGS 50에서 80 ℃의 밀링 공기 온도 및 0.36 bar(절대)의 압력 하에서 듀렉스(Deurex)로부터의 PE 왁스(용융 범위 : 98 - 103 ℃)로 피복하였다. 코팅은 실시예 1과 유사한 방식으로 수행하였다. 생성물은 5.8 ㎛의 d₅₀ 값을 가졌다.

실시예 3:

에보니크 데구사 게엠베하로부터의 마모성 치약 실리카 시덴트(등록상표)(Sident®) 9를 실시예 2에서처럼 네츠쉬-콘덕스로부터의 유동층 대향 제트 밀, 타입 CGS 50에서 본 발명에 따르는 방법에 의해 한번 밀링하였다. 별법으로, 시덴트(등록상표) 9를 알파인으로부터의 UPZ 160 기계적 비터(beater) 밀에서 밀링하였다. 약 600 kg의 평균 처리량으로, 기계적 비터 밀은 약 6.5 g의 마모성 물질을 생성하였고, 이것은 11 ppm의 철 불순물 증가에 상응한다. 본 발명에 따르는 밀링의 경우, 철 불순물의 증가는 1 ppm 미만이었다.

부호 목록
1: 제트 밀
2: 원통형 하우징
3: 밀링 챔버
4: 밀링할 물질 공급부
5: 밀링 제트 유입구
6: 생성물 유출구
7: 공기 분급기
8: 분급 휠
9: 유입구 개구 또는 유입구 노즐
10: 밀링 제트
11: 가열원
12: 가열원
13: 공급 파이프
14: 단열 자켓
15: 유입구
16: 유출구
17: 밀링 챔버의 중심
18: 저장기 또는 생성 기구, 바람직하게는 송풍기
19: 유도 기구
20: 유출 포트
21: 분급기 하우징
22: 상부 하우징 부분
23: 하부 하우징 부분
24: 원주 플랜지
25: 원주 플랜지
26: 교합형 조인트
27: 화살표
28: 분급 챔버 하우징
28a: 지탱 팔
29: 원뿔형 방출부
30: 플랜지
31: 플랜지
32: 커버 플레이트
33: 커버 플레이트
34: 블레이드
35: 분급 휠 섀프트
35a: 회전 베어링
36: 상부 기계화된 플레이트
37: 하부 기계화된 플레이트
38: 하우징 말단 부분
39: 생성물 공급 포트
40: 회전축
41: 유출 챔버
42: 상부 커버 플레이트
43: 제거가능 커버
44: 지탱 팔
45: 원뿔형 환상 하우징
46: 흡입 필터
47: 다공 플레이트
48: 미세물 방출 파이프
49: 원뿔형 편향부
50: 분급 공기 나선형 유입구
51: 조대 물질 방출부
52: 플랜지
53: 플랜지
54: 분산 대역
55: 내부 연부 및 라이닝 상의 기계화된(베벨화된) 플랜지
56: 교체가능한 보호관
57: 교체가능한 보호관
58: 미세물 유출구
59: 블레이드 고리

Claims

밀링 기체가 < 2 bar(절대)의 압력 및 100 ℃ 미만의 온도를 가지며, 송풍기가 작업 매체의 압력 및 온도 생성에 이용됨을 특징으로 하는, 제트 밀에 의한 미세 입자 생성 방법.
제1항에 있어서, 정적 분급하는 타원형 관 밀 또는 나선형 제트 밀이 이용됨을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 분급기를 가지는 유동층 대향 제트 밀 또는 밀집층 제트 밀이 이용됨을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서, 분급기가 동적 공기 분급기 (7)임을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서, 공기 분급기 (7)이 일정하거나 또는 반경이 감소함에 따라 증가하는 순높이(clear height)를 가지는 분급 회전자 또는 분급 휠 (8)을 포함하고, 따라서 작업 동안 흘러서 통과하는 분급 회전자 또는 휠 (8)의 표면적이 일정함을 특징으로 하는 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 회전할 때 함께 회전하는 방식으로 설계된 침설 관 (20)을 갖는 분급 회전자 또는 분급 휠 (8)을 공기 분급기 (7)이 포함함을 특징으로 하는 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 유동 방향으로 단면적이 넓어지는 미세물 유출 챔버 (41)이 제공됨을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 공기, 아르곤, 희가스, 또는 이들의 혼합물이 작업 매체로 이용됨을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 밀링 동안에 밀링할 물질의 입자 표면의 적어도 일부가 코팅제 또는 도핑제로 피복되도록 하는 방식으로 코팅제 또는 도핑제가 첨가됨을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 밀링 기체의 온도가 95 ℃ 이하임을 특징으로 하는 방법.
제10항에 있어서, 밀링 기체의 온도가 15 내지 80 ℃임을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 밀링 기체의 압력이 1 bar 미만임을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 0.15 내지 0.5 bar 및 15 내지 50 ℃, 또는 0.15 내지 0.5 bar 및 50 내지 80 ℃의 밀링 기체 압력 및 온도의 조합으로 작업함을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따르는 방법에 의해 얻은 생성물.
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