KR19990022367A - 고체 내화재 및 연기 억제 화합물의 콜로이드 입자 및 그들의제조방법 - Google Patents

고체 내화재 및 연기 억제 화합물의 콜로이드 입자 및 그들의제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 섬유, 직물, 고분자 물질, 종이, 페인트, 코우팅 및 단열재의 내화성 및/또는 연기억제 성질을 제공하는 미세히 분리된 입자에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 수화염, 유기 포스페이트, 금속보레이트, 폴리아미드, 고체 할로겐화 내화재로서 융점이 250℃ 보다 큰 물질, 몰리브덴 화합물, 메탈로센, 안티몬 화합물, 아연 화합물, 비스무스 화합물 및 내화성 및 연기억제성을 지닌 다른 고체 화합물의 콜로이드 규격의 입자에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이러한 콜로이드 규격의 물질을 제조하기 위한 각종의 분쇄방법 및 이들을 물, 유기 액체 및 용융 가능한 고체에 분산시키기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

고체 내화재 및 연기 억제 화합물의 콜로이드 입자 및 그들의 제조방법
여러종의 고체가 내화재 및/또는 연기억제제의 성능을 지님은 이미 알려져 있다. 내화재로서 제공되는 이러한 고체들은 다음의 여러 종의 메카니즘으로 인해 작용하게 된다.
a) 수분 및/또는 이산화탄소의 방출
수화염(마그네슘설페이트펜타하이드레이트, 알루미늄트리하이드레이트, 마그네슘하이드록사이드, 하이드레이티드마그네슘카보네이트 등의 수화염)은 높은 온도에서 분해되고 물과 이산화탄소를 방출하여 불을 끄고 흡열작용을 한다.
b) 목탄형성
고온에 노출시, 유기포스페이트, 아연 화합물, 질소 화합물(멜라민에스테르와 폴리아마이드 등) 및 금속보레이트 등의 목탄형성 화합물등은 연소될 수 있는 물질에 목탄 장벽을 형성하여 화염으로부터 격리시킨다.
c) 유리기 포획/산소 탈취
할로겐 화합물은 단독 또는 안티몬과 결합하여 연소를 억제한다. 주된 메카니즘은 연소될 수 있는 물질로 부터 산소를 차단시키거나 억제하는 농후한 가스층을 연소물질 위에 형성하는 것으로 알려져 있다. 또한 안티몬할라이드의 화염속의 유리기를 제거 또는 중단 작용시키는 성능이 이의 증거가 된다.
d) 연기 억제
연기 억제제는 목탄 또는 글래스의 형성 또는 화염의 형성 탄소화 물질을 완전 산화시킴으로서 작동된다. 그들은 보통 목탄 또는 글래스 형성물의 산화작용 촉매들이다. 전형적인 연기 억제제는 몰리브덴옥사이드와 페로센(ferrocene) 또는 다른 메탈로센 등이다.
상기 기재한 고체물질들은 모두 상업적으로 플라스틱, 카페트, 화블릭(fabrics), 종이, 페인트, 코우팅, 접착제, 나무 복합재등의 내화재 또는 연기 억제제로 상업적으로 제공되고 있다. 불행히도 이러한 고체들은 종종 그들이 첨가되는 물질에 바람직하지 않은 특성을 제공한다. 이러한 내화재 또는 연기 억제제의 고체입자를 첨가함으로서 야기되는 전형적인 바람직하지 않은 성질들은 예를들면 색소(원하지 않는 색상의 첨가), 불투명(광 투과도의 감소), 충격강도의 저하(갈라진 금의 증식을 야기시킴) 및 고체의 세팅(페인트, 코우팅 및 접착제) 등이다. 이러한 바람직하지 않은 성질들은 평균입자 사이즈를 줄이므로서 감소되고 제거시킬수 있으며, 모든 입자를 1마이크론 이하로 할 경우 완전히 제거시킬 수 있다.
(발명의 요약)
따라서 본 발명의 목적은 수화염(알루미늄트리하이드레이트, 마그네슘설페이트펜타하이드레이트, 마그네슘하이드록사이드 및 하이드레이티드마그네슘카보네이트 등과 같은), 암모늄폴리포스페이트, 유기포스페이트(멜라민파이로포스페이트 등), 금속보레이트(아연보레이트와 바리움메타보레이트), 폴리아마이드, 멜라민, 고체 할로겐화 연기 억제제로서 용융점이 250℃ 보다 큰 물질(브로미네이트디폴리머, 데카브로모디페닐옥사이드, 에틸렌비스테트라브로모프탈아미드, 데카브로모디페닐에탄 및 도데카클로로도데카하이드로디메타노디벤조사이클로옥텐 등과 같은), 몰리브덴 화합물(몰리브덴옥사이드와 암모니움옥타몰리브데이트 등과 같은), 메탈로센(페로센과 같은), 안티몬 화합물(안티모니메탈, 안티모니트리옥사이드, 안티모니펜트옥사이드와 소디움안티모네이트 등과 같은), 아연 화합물(아연과 마그네슘의 혼합 금속 산화물, 또는 징크설파이드 등과 같은) 및 비스무스 화합물(비스무스서브카보네이트 등과 같은) 등을 포함하는 고체 내화재 및/또는 연기 억제 화합물의 콜로이드 입자(입자 사이즈 범위 10-9- 10-6m) 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 이러한 물질을 물, 유기액체 또는 용융 고체에 안정한 분산체와 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
불용성, 고체 내화재 및/또는 연기 억제 화합물의 콜로이드 입자는 직물의 외부 내화 코팅제로 사용하는 것이 유리하고 또한 코우팅, 플라스틱, 직물과 고무의 내부 내화재 첨가물로 사용하는 것이 유용하다.
상기 입자들의 분산은 용이하며, 그 이유는 이들 입자가 합체되어 큰 덩이의 입자로 전환시키는 것을 동시에 억제하고 이들 입자가 쉽게 이송되기 때문이다.
본 발명에 의해 이룩된 또 다른 목적과 장점은 불용성 고체 내화제 및/또는 연기 억제 화합물의 콜로이드 사이즈 입자가, 비록 이런 밀링 장치의 상업적 공급자는 이러한 입자 사이즈를 이룩할 수 있는 방법을 제시하고 있지 않지만, 미디어밀과 같은 고 에너지밀에 의해 제공되어 진다는 것이다.
본 발명의 실시태양에 따르면 세분 미디어가 장착된 에지테이티드 미디어 밀(agitated media mill)은 액체비이클(fluid vehicle)과 내화재 또는 연기 억제 성질을 지닌 고체 화합물의 입자를 포함하는 슬러리를 제공한다. 이 슬러리는 입자들의 사이즈가 적어도 10% 더욱 바람직하게는 50∼90%, 또한 이와 동등하게 바람직하게는 10∼99%가 감소될때 까지 에지테이티드 미디어 밀에 의해 가공된다. 더욱이 입자의 용량평균 입자 사이즈는 0.5 마이크론 이하이고, 바람직하게는 0.01∼0.5 마이크론이며, 더욱 바람직하게는 0.01∼0.25 마이크론이고 이와 동등하게 바람직하게는 0.01∼0.1 마이크론이다. 적어도 99% 이상의 상기 입자가 1 마이크론 이내의 입자 사이즈를 지니는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 99.9% 이상의 입자가 1 마이크론 이하의 사이즈를 지니는 것이다. 슬러리는 분산매를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 목적과 장점은 다른 실시태양에 의해 본 기술분야에 지식이 있는 자에게 명백해 질 것이며, 특히 하기 상세한 설명과 실시예에 의거 명백해질 것이다.
본 발명은 섬유, 직물, 고분자 물질, 종이, 페인트, 코우팅 및 단열재의 내화성 및/또는 연기억제 성질을 제공하는 미세히 분리된 입자에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 수화염, 유기 포스페이트, 금속보레이트, 폴리아미드, 고체 할로겐화 내화재로서 융점이 250℃ 보다 큰 물질, 몰리브덴 화합물, 메탈로센, 안티몬 화합물, 아연 화합물, 비스무스 화합물 및 내화성 및 연기억제성을 지닌 다른 고체 화합물의 콜로이드 규격의 입자에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이러한 콜로이드 규격의 물질을 제조하기 위한 각종의 분쇄방법 및 이들을 물, 유기 액체 및 용융 가능한 고체에 분산시키기 위한 방법에 관한 것이다.
습식미디어밀링(Wet media milling)은 본 발명의 미세히 분할된 입자를 만들기 위한 바람직한 방법이다. 대개는 습식미디어밀속에서 분쇄된 물질의 특성은 특히 입자 규격은 여러종의 가공변수에 의거 결정된다.
예를들면 밀의 종류가 세분된 물질의 특성에 영향을 미칠수 있다. 밀의 종류는 또한 얼마나 빨리 특정한 결과가 성취되는지를 결정할 수 있다.
세분된 물질 뿐만 아니라 이들을 얻기 위해 소요되는 시간과 에너지 들도 입자의 특성을 결정하는 또다른 요인이 된다. 이러한 요인의 예를들면 다음을 포함한다.
(1) 습식미디어밀에서 작은 미디어는 10분 또는 그 이내에 미세한 입자를 제조하는데 더욱 효과적이다.
(2) 더욱 농후한 미디어와 높은 팁(tip) 스피드는 입자가 더욱 세분되도록 에너지를 공급하는데 바람직하다.
(3) 낮은 액체 정도는 세분 입자에 유리하다.
(4) 입자의 직경이 줄어들수록 표면 면적이 증가되고 분산재는 작은 입자를 응집으로 부터 방지하기 위해 사용된다. 어떤 경우에는 희석 하나만으로도 특정한 입자 사이즈를 얻을 수 있으나 분산재는 장기간에 걸친 응집으로 부터 안정한 물질을 얻기 위해 사용된다. 세분 행태에 영향을 주는 상기 및 다른 요인들은 다음 절에서 논의한다.
여기에 사용한 입자 사이즈는 용량평균 입자 사이즈로서 예를들면 침강, 포톤코릴레이션스펙트로스코피(photon correlation spectroscopy), 필드플로우어프랙셔네이션(field flow fractionation), 디스크센트리퓨게이션, 트랜스미션일렉트론마이크로스코피 및 다이나믹라이트스캐터링 등과 같은 측정방법에 의해 측정된다. Horiba LA-900 Laser Scattering 입자 사이즈 측정기(Horiba 인스트루먼트, 어어빈, 캘리포니아)와 같은 다이나믹라이트스캐터링 기구는 본 발명에 있어서 특히 바람직하며, 그 이유는 이것이 손쉬운 샘플 준비와 스피드에 이점이 있기 때문이다. 샘플의 용량 분산은 중량 분산과 관계가 있다.
밀링장치
본 발명의 실시예에 적합한 밀링장치는 일반적으로 습식에지테이티드미디어밀로 알려진 것으로 세분된 미디어가 밀링챔버(milling chamber)안에서 교반된다. 에지테이션(agitation)의 바람직한 방법은 어트리터밀(atrritor mills)안에서 발견되는 것과 같은 회전샤프트를 지닌 에지테이터에 의한 것이다. 샤프트는 디스크, 암, 핀 또는 다른 부착물로 구성된다. 샤프트의 중심으로 부터 가장먼데 부착된 부분을 여기서 팁(tip)이라고 칭한다. 밀은 배치 또는 연속시킬 수 있고 수직 또는 수평일 수 있다. 볼밀은 기본적인 에지테이티드미디어밀의 일종이다.
1/2 - 1/3의 미디어 직경의 호올(hole) 사이즈를 지닌 내부 스크린이 장치된 수평연속미디어밀이 본 발명의 실시를 위한 가장 효과적인 미디어밀이다. 미디어의 높은 로우딩이 가능하다(92%의 로우딩).
챔버내의 분쇄 미디어의 양의 증가는 각개 분쇄 미디어 입자 간의 거리를 줄이고 분쇄되는 물질의 사용가능한 표면적을 증진시킴으로서 분쇄 효능을 증가시킨다. 분쇄 미디어의 양은 분쇄 미디어가 밀챔버벌크양의 92%에 도달할 때 까지 증가시킬 수 있다(입자간의 공간은 제거된다). 이 포인트 이상의 실질적인 레벨에서 미디어는 완전히 채워진다.
출발물질
본 발명에 의하면, 내화재 또는 연기 억제제가 건식밀링방법으로 도달될 수 없을 정도의 수준까지 습식밀링 될 수 있다. 그 이유는 공급되는 물질의 사이즈가 분쇄되는데 그다지 중요하지 않기 때문이다. 예를들면 안티모니트리옥사이드는 본 발명의 가공방법에 따라 에지테이티드미디어밀에 의해 0.10마이크론 이하의 평균 입자 규격으로 축소될 수 있고, 이때 출발되는 입자의 평균 규격이 4.3마이크론, 2.0마이크론 또는 0.6마이크론이건 간에 관계없다. 그러나 일반적으로 투입물질은 분쇄 미디어 사이즈의 10% 보다 커서는 안된다. 다른 데카브로모디페닐옥사이드와 징크보레이트와 같은 다른 내화재는 0.25와 0.14마이크론 또는 그 이하로 단시간의 분쇄 시간내에 비슷하게 감소될 수 있다.
작은 출발물질이 사용될 수록 밀링타임은 줄어든다. 그러므로 밀링타임을 줄이기 위하여 경제적으로 가능한 작은 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 예를들면 0.5 마이크론 안티모니트리옥사이드 투입물질(트랜스미션 일렉트론 마이크로스코피로 측정된)은 4.3 마이크론 물질보다 적은 시간내에 분쇄될 수 있다. 그 이유는 0.5 마이크론의 평균입자 사이즈를 지닌 안티모니트리옥사이드가 큰 입자 사이즈를 지닌 물질보다 바람직하기 때문이다. 이와같은 물질이 사용되었을때 타이트한 입자 분산이 이룩될 수 있을 뿐만 아니라 밀링타임의 감소도 이루어 진다.
분쇄 미디어
본 발명의 실시를 위한 가능한 분쇄 미디어는 모래, 글래스비드, 금속과 세라믹등을 포함한다. 바람직한 글래스비드는 바디움티타니트(가연된), 소다라임(비가연된)과 보로실리케이트를 포함한다. 바람직한 금속은 카본스틸, 스테인레스스틸과 텅스텐카바이드를 포함한다. 바람직한 세라믹은 지르코늄옥사이드로 안정화된 이트리움, 지르코늄실리케이트와 알루미나를 포함한다. 본 발명의 목적에 가장 바람직한 분쇄 미디어는 지르코늄옥사이드로 안정화된 이트리움이다.
각각의 미디어 타입은 그 자체의 장점을 지닌다. 예를들면 금속은 높은 비중을 지니고 이는 임펙트를 증가시킴에 따라 분쇄 효율을 증가시킨다. 금속은 낮고 높은 범위의 가격을 지니며 오염이 큰 문제가 된다. 글래스는 낮은 가격의 측면에서 유리하고, 0.004 mm의 작은 사이즈의 적용이 가능하다. 이러한 작은 사이즈는 더욱 미세한 입자 사이즈를 가능케 한다. 글래스의 비중은 다른 미디어에 비해 작고 따라서 더 많은 밀링시간을 요한다. 마지막으로 세라믹은 낮은 마모, 낮은 다공성과 손쉬운 세척성이라는 측면에서 유리하다.
입자 사이즈의 축소를 위해 사용되는 분쇄 미디어는 구형이 바람직하다. 이미 언급한 바와 같이 작은 분쇄 미디어 사이즈는 적은 입자 사이즈를 야기시킨다. 본 발명의 실시에 바람직한 분쇄 미디어는 0.004∼1.2 mm 더욱 바람직하게는 0.012∼0.2 mm의 평균입자 사이즈를 지닌다. 적절한 분쇄 미디어를 선택하여 사용함으로서 본 발명의 밀링방법은 실질적으로 입자를 분쇄시키고, 입자의 응집클럼프를 없애고 이러한 것을 위하여 미디어밀이 종종 사용된다.
유체 비이클
입자를 분쇄하고 분산시키기 위한 유체 비이클은 물, 유기액체(디메틸아세타미드 또는 에틸렌글리콜과 같은), 폴리비닐클로라이드 가소제(디이소데실프탈레이트 등과 같은)와 밀링은 왁스 또는 지방의 융점보다 높은 온도에서 실시될 수 있는 왁스 또는 지방을 포함한다. 대개 사용되는 유체 비이클이 입자의 화학적 또는 물리적 성격에 좋지 않은 영향을 끼치지 않고 적당한 정도를 지닌다면 유체 비이클의 선택은 자유롭다. 물이 일반적으로 선호된다.
분산제
분산제는 입자들이 부서질때 표면적을 노출시키는 작용을 하는 것이 바람직하다. 분산제는 역시 (1) 분쇄된 입자의 양전하 또는 음전하 또는 (2) 큰 벌킹(bulking) 분자의 사용을 통한 입체장애를 주는 분쇄된 입자 슬러리를 안정화시킨다. 전하는 바람직하게는 양이온과 음이온 계면활성제에 의해 도입되며 입체장애는 바람직하게는 상호간의 반발하는 입자속에 전하를 띤 흡수고분자에 의해 수행된다. 즈위터리오닉(zwitterionic) 계면활성제는 같은 분자내에 음이온 및 양이온 계면활성제 특성을 모두 지닌다.
본 발명의 실시에 바람직한 분산제는 습식제(코네티컷주 댄버리 소재 유니온카바이드사에서 제조된 Triton X-100, Triton CF-10과 쉘케미칼에서 판매되는 Neodol 91-6과 같은), 음이온 계면활성제(펜실베니아주 필라델피아 소재 Rohm Haas 사에서 제조된는 Tamol 731, Tamol 931 및 Tamol-SN 과 롱프랑사의 Colloid 226/35 등과 같은), 양이온 계면활성제(코네티컷주 윌링포드 소재 Byke Chemie 사에서 판매되는 Disperbyke 182 등과 같은) 엠포테릭 계면활성제(뉴저지주 팔시파니 소재 Croda. Inc., 사에서 제조된 Crosultain T-30 및 Incrosoft T-90 과 같은) 및 비이온 계면활성제(뉴저지주 저지시티 소재 Daniel Products Co., 에서 제조된 Disperse-Ayd W-22 등과 같은)을 포함한다. 가장 바람직한 분산제는 Tamol-SN 과 같은 음이온 계면활성제이다.
다른 밀링계수들
분쇄된 입자, 유체 비이클, 분쇄 미디어 및 분산제의 상대적 비율은 본 발명의 실시에 따라 최적화 될 수 있다.
바람직하게는 밀에서 방출되는 최종 슬러리는 (1) 5∼60 중량%, 바람직하게는 15∼45 중량%의 분쇄된 입자 (2) 40∼95 중량%, 바람직하게는 55∼85 중량%의 유체 비이클 및 (3) 2∼15 중량%, 바람직하게는 6∼10 중량%의 분산제를 포함한다.
밀챔버용량내에 투입된 분쇄 미디어의 바람직한 양은 80∼92%, 바람직하게는 85∼90% 이다. 에지테이터의 속력은 밀에 투입되는 에너지의 양을 조절한다. 에지테이터 속력이 높아질수록 더 많은 동력학적 에너지가 밀에 투입된다. 높은 동력학적 에너지는 높은 쉬어(shear)와 임펙트에 따른 많은 분쇄 효능을 야기시킨다. 그러므로 에지테이터 RPM의 증가는 분쇄효능을 증가시킨다. 비록 일반적으로 바람직하지만 당 분야의 통상의 지식을 가진 자는 분쇄효능의 증가와 동시에 챔버 온도, 챔버 압력 및 외어레이트(wear rate)의 증가를 동시에 수반한다.
에지테이터의 팁 속력은 분쇄되는 입자의 경험에 따른 최고속도(따라서 동력학적 에너지)를 나타낸다. 그러므로 큰 직경을 지닌 밀은 낮은 RPM으로도 작은 밀과 동등한 미디어 속력을 줄 수 있다.
잔류시간(일반적으로 체류시간이라고 표현되는)은 물질이 분쇄 미디어에 의해 노출되어 분쇄 챔버에서 소요되는 시간의 총량이다. 잔류시간은 밀을 이용 가능하게하는 분쇄 부피에서 밀을 통해 흐르는 유속(전체 통과 유속)에 의한 수치를 나눔으로서 쉽게 계산될 수 있다. 일반적으로 원하는 생산 특성(예를들면 최종 제품 사이즈)을 지닌 제품을 만들기 위해서는 일정한 잔류시간이 요구된다. 만약 잔류시간이 줄어들면 더 많은 통과 유속을 얻을 수 있고, 자본비용을 최소화할 수 있다. 본 발명의 실시를 위해서는 잔류시간은 변화시킬 수 있으나 바람직하기로는 15분 이내이고 더욱 바람직하게는 10분 이내이다.
입자 사이즈의 급격한 감소가 요구되어 분쇄 효율을 최적화시키기 위해서는 둘 또는 그 이상의 밀을 연속적으로 사용하는 것도 바람직하다. 주어진 밀링 단계에 있어서 최대 입자 사이즈의 감소는 약 10:1 부터 약 40:1 까지 이고 이것은 미디어 사이즈에 어느정도 관련되어 있다. 이런 결과로 밀링스텝의 단계의 증가는 사이즈 감소를 위한 조건을 충족시킨다. 다단계 밀(staged mills)과 비슷한 영향이 단일 밀을 집적과 방출을 되풀이함으로서 이루어질 수 있다. 그러나 동일한 입자 사이즈를 얻기 위해서는 더 많은 잔류시간이 요구된다.
하기 실시예와 상기 본 발명의 설명은 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니라 예시하기 위한 것이다. 따라서 본 발명의 분야에 상당한 기술을 가진 자는 본 발명의 범위내에서 또다른 형태의 실시태양을 구성할 수 있다.
실시예 1
10 리터 수평연속 미디어밀(펜실베니아주 엑스톤 소재 Netzsch, Inc.,)에 평균 직경 0.2mm, 비중 5.95(뉴저지주 바운드블루 소재 Tosoh Corp.,) 을 지닌 YTZ(지르코늄옥사이드로 안정화된 이트리움) 미디어를 90% 채웠다. 0.1 mm의 스크린을 밀의 내부의 아웃렛에 장치시켰다. 45 파운드의 평균 출발입자 사이즈 2.0 마이크론(펜실베니아주 필라델피아 소재 Anzon Division의 Cookson Specialty Additives)의 안티모니트리옥사이드를 55 파운드의 물과 4.5 파운드의 Tamol-SN 을 첨가하여 슬러리로 제조하였다. 밀은 팁 속도 평균 2856 피트/분으로 작동시켰다. 7.5분의 잔류시간(밀을 통한 다섯번의 패스) 후에 입자의 평균 사이즈는 용량으로 0.102 마이크론으로 감축되었고 99.9%의 입자 사이즈는 0.345 마이크론 이하였다.
실시예 2
실시예 1과 동일한 밀, 미디어 및 로우딩을 사용하였다. 이때 평균 입자 사이즈 0.6 마이크론을 지니는 안티모니트리옥사이드(펜실베니아주 필라델피아 소재 Anzon Division의 Cookson Specialty Additives)를 사용하였다. 30 파운드의 안티모니트리옥사이드가 70 파운드의 물과 1.8 파운드의 Tamol-SN 및 0.9 파운드의 Triton CF-10 에 의해 슬러리되었다. 팁 속도는 평균 2878 피이트/분으로 작동되었다. 밀속에 4.8분간 잔류시킨 후(4 패스), 볼륨 평균 입자 사이즈는 0.11 마이크론 이었고 99.9%의 입자는 0.31 마이크론 보다 작은 입자 사이즈를 지녔다.
실시예 3
실시예 1에서 사용된 것과 동일한 밀, 미디어, 안티모니트리옥사이드 및 로우딩을 사용하였다. 이번에는 아무런 계면활성제도 사용하지 않았다. 28 파운드의 안티모니트리옥사이드가 100 파운드의 물에 의해 슬러리 되었다. 2.4분의 체류시간 후에(2 패스) 평균 입자 규격은 0.13 마이크론 이었고, 99.9%의 입자 사이즈는 1.06 마이크론 이하였다. 물질의 점도가 높기 때문에 35 파운드의 물을 추가 첨가하였다. 1.8분의 추가 잔류시간 후에(2 추가 패스) 평균 입자 사이즈는 0.10 마이크론 이었고, 99.9%의 입자 사이즈는 0.32 마이크론 이하였다.
실시예 4
실시예 1과 동일한 밀, 미디어 및 로우딩을 사용하였다. 이때 4 마이크론의 안티모니트리옥사이드(Anzon Division의 Cookson Specialty Additives) 30 파운드와 70 파운드의 물과 2.8 파운드의 Tamol-SN에 의해 슬러리되었다. 팁 속도는 평균 2860 피이트/분으로 작동되었다. 밀속에 7분간 잔류시킨 후(5 패스), 볼륨 평균 입자 사이즈는 0.10 마이크론 이었고 99.9%의 입자는 1.2 마이크론 보다 작은 입자 사이즈를 지녔다.
실시예 5
실시예 1에서 사용된 것과 동일한 밀, 미디어 및 로우딩을 사용하여 80 파운드의 브로마유기내화재(데카브로모디페닐옥사이드) (루지에나주 바톤루즈 Arblemarle, Inc. ; 인디에나주 라파에트 Great Lakes ; 뉴욕주 뉴욕 Ameribrom, Inc.)가 55 파운드의 물로 슬러리되었다. 출발물질 평균 입자 사이즈는 2.7 마이크론 이었고, 어떤 입자는 10 마이크론의 입자 사이즈를 지녔다. 10.4분의 잔류시간(6 패스)후에 평균 입자 사이즈는 0.25 마이크론 이었고 99.9%의 입자는 2.70 마이크론 이하였다.
실시예 6
실시예 1의 10 리터 수평 미디어밀에 비중 3.85의 4∼6 mm 일렉트로퓨즈드 지르코니아/실리카세라믹비드(뉴저지주 마운틴사이드 SEPR)를 90% 투입하였다. 실시예 1과 같은 0.1 mm 스크린을 밀의 내부에 장치시켰다. 50 파운드의 2 마이크론 안티모니트리옥사이드를 11 파운드의 물과 5 파운드의 Tamol-SN 함께 혼합하여 투입하였다. 7.8분의 잔류시간 후에 99.9%의 입자 사이즈는 0.46 마이크론 이하였다.
실시예 7
실시예 1의 10 리터 수평미디어밀에 Potters Industries에서 판매되는 비중 2.6의 평균직경 0.093 mm의 보로실리케이트 글래스 비드 90%를 투입하였다. 0.025 mm 스크린이 밀안에 사용되었다. 50 파운드의 0.6 마이크론 안티모니트리옥사이드가 61 파운드의 물과 5 파운드의 Tamol-SN과 함께 슬러리되었다. 팁 속도는 3420 피이트/분이고 밀 전류량은 비중 5.95의 미디어를 사용하였을 때에 비해 오직 67%에 불과하였다. 제조된 안티모니트리옥사이드 제품은 평균입자 사이즈 0.09 마이크론을 지녔고 100%의 입자가 0.30 마이크론 이하였다.
실시예 8
실시예 1에서 사용된 10 리터 연속수평미디어밀에 실시예 1의 YTZ 미디어 90%를 투입하였다. 평균 입자 사이즈 9.8 마이크론을 지니는 징크보레이트(펜실베니아주 필라델피아 Anzon Division, Cookson Specialty Additives)를 93 파운드의 물과 3 파운드의 Tamol-SN에 슬러리시켰다. 팁 스피드는 2788 피이트/분 이었고 8.3분의 잔류시간(4 패스)후에 평균 입자 사이즈는 0.14 마이크론으로 감소되었으며 99.9%의 입자는 0.41 마이크론 이하였다.
실시예 9
750 cc 탱크 용량을 지닌 아트리터(attritor)(오하이오주 아크론 Union Process, Inc.)에 250 cc의 YTZ 분말(뉴욕주 웨스트버리 Metco, Inc.)을 0.053 mm 규격으로 스크린하였다. 180g의 실시예 1의 슬러리를 아트리터에 가하였다. 아트리터를 4000 RPM(3600 피이트/분 팁 속도)로 60분간 작동시킨 후, 야기된 물품의 평균 입자 사이즈는 0.07 마이크론이었다.

Claims (28)

  1. 내화재 또는 연기 억제 성질을 지닌 고체 화학물질의 미세히 분쇄된 입자로서 상기 입자는 용량평균 입자 사이즈가 0.5 마이크론 이내이고 상기 입자는 세분되어 제조된 것을 특징으로 하는 미세히 분쇄된 입자
  2. 제1항에 있어서, 적어도 상기 입자의 99%가 1 마이크론 이하임을 특징으로 하는 미세히 분쇄된 입자
  3. 제1항에 있어서, 상기 고체 화합물은 수화염, 유기포스페이트, 금속보레이트, 폴리아미드, 고체 할로겐화 내화재로서 융점이 250℃ 보다 큰 물질, 몰리브덴 화합물, 메탈로센, 안티몬 화합물, 아연 화합물, 비스무스 화합물로 구성된 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 미세히 분쇄된 입자
  4. 제 1항에 있어서, 상기 고체 화합물 알루미늄트리하이드레이트, 마그네슘설페이트펜타하이드레이트, 마그네슘하이드록사이드, 하이드레이티드마그네슘카보네이트, 암모늄폴리포스페이트, 멜라민파이로포스페이트, 바리움메타보레이트, 에틸렌비스테트라브로모프탈아미드, 데카브로모디페닐에탄, 도데카클로로도데카하이드로디메타노디벤조사이클로옥텐, 몰리브덴옥사이드, 암모니움옥타몰리브데이트, 페로센, 안티모니메탈, 안티모니펜트옥사이드, 소디움안티모네이트, 아연과 마그네슘의 혼합 금속 산화물, 또는 징크설파이드, 비스무스 서브카보네이트로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 미세히 분쇄된 입자
  5. 제1항에 있어서, 상기 고체 화합물은 징크보레이트임을 특징으로 하는 미세히 분쇄된 입자
  6. 제1항에 있어서, 상기 고체 화합물은 데카브로모디페닐옥사이드임을 특징으로 하는 미세히 분쇄된 입자
  7. 제1항에 있어서, 상기 고체 화합물은 안티모니트리옥사이드임을 특징으로 하는 미세히 분쇄된 입자
  8. 유체 비이클, 분산제와 제1항의 입자를 함유하는 분산물질
  9. 제 8항에 있어서, 상기 유체 비이클은 유기액체, 폴리비닐클로라이드가소제 및 낮은 융점의 왁스 또는 지방으로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 분산물질
  10. 제8항에 있어서, 상기 유체 비이클은 디메틸아세트아미드, 에틸렌글리콜과 디이소데실프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 분산물질
  11. 제8항에 있어서, 상기 유체 비이클은 물임을 특징으로 하는 분산물질
  12. 제8항에 있어서, 상기 분산제는 양이온 계면활성제, 암포테릭 계면활성제 및 비이온 계면활성제로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 분산물질
  13. 제8항에 있어서, 상기 분산제는 습식제와 음이온 계면활성제로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 분산물질
  14. 에지테이티드미디어밀에 분쇄 미디어, 유체 비이클 및 내화제 또는 연기 억제 성질을 지닌 고체 화합물을 투입시키고 ; 상기 입자 사이즈중 적어도 10% 이상 용량평균 입자 사이즈가 0.5 마이크론 이내가 되도록, 특히 적어도 99% 이상의 상기 입자 사이즈가 1 마이크론 이하가 되도록 상기 분쇄 미디어, 유체 비이클 및 입자를 분쇄시킴을 특징으로 하는 내화제 또는 연기 억제 성질을 지닌 고체 화합물의 미세히 분쇄된 입자를 제조하는 방법
  15. 제14항에 있어서, 상기 슬러리는 분산제를 포함함을 특징으로 하는 방법
  16. 제14항에 있어서, 상기 에지테이티드미디어밀은 팁 속도 범위 1000∼6000 피이트/분 범위에서 작동됨을 특징으로 하는 방법
  17. 제14항에 있어서, 상기 분쇄 미디어는 상기 밀의 벌크 볼륨의 80∼92%를 채울수 있는 충분한 양으로 제공됨을 특징으로 하는 방법
  18. 제14항에 있어서, 상기 분쇄 미디어는 모래, 글래스 비드, 메탈과 세라믹으로 이루어진 군에서 선택된 분쇄 미디어임을 특징으로 하는 방법
  19. 제18항에 있어서, 상기 분쇄 미디어는 바디움티타니트, 소다라임, 보로실리케이트, 카본스틸, 스테인레스스틸, 텅스텐카바이드, 지르코늄실리케이트 및 알루미나로 이루어진 군에서 선택된 분쇄 미디어임을 특징으로 하는 방법
  20. 제19항에 있어서, 상기 미디어는 지르코늄옥사이드로 안정화된 이트리움임을 특징으로 하는 방법
  21. 제14항에 있어서, 상기 고체 화합물은 수화염, 유기포스페이트, 금속보레이트, 폴리아미드, 고체 할로겐화 내화재로서 융점이 250℃ 보다 큰 물질, 몰리브덴 화합물, 메탈로센, 안티몬 화합물, 아연 화합물, 비스무스 화합물로 구성된 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 방법
  22. 제14항에 있어서, 상기 고체 화합물은 징크보레이트, 데카브로모디페닐옥사이드 및 안티모니트리옥사이드에서 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 방법
  23. 제14항에 있어서, 상기 유체 비이클은 유기액체, 폴리비닐클로라이드 가소제와 낮은 융점의 왁스 또는 지방으로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 방법
  24. 제14항에 있어서, 상기 유체 비이클은 디메틸아세트아미드, 에틸렌글리콜과 디이소데실프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 방법
  25. 제14항에 있어서, 상기 유체 비이클은 물임을 특징으로 하는 방법
  26. 제15항에 있어서, 상기 분산제는 양이온 계면활성제, 암포테릭 계면활성제 및 비이온 계면활성제로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 방법
  27. 제14항에 있어서, 상기 분산제는 습식제와 음이온 계면활성제로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 방법
  28. 제14항에의 방법에 따라 제조된 내화재 또는 연기 억제 성질을 지닌 고체 화학물질의 미세히 분쇄된 입자
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