RU2107548C1

RU2107548C1 - Means and method for milling pigment and filler

Info

Publication number: RU2107548C1
Application number: RU95117982A
Authority: RU
Inventors: Томас Ян БРАУНБРИДЖ; Филлип М. Стори
Original assignee: Керр-МакДЖИ Кемикал Корпорейшн
Priority date: 1994-01-25
Filing date: 1995-01-24
Publication date: 1998-03-27

Abstract

FIELD: inorganic pigments. SUBSTANCE: means contains naturally occurring zirconium silicate sand with density 4-6 g/cu.cm, and pigment and filler milling procedures include milling suspension formation step. EFFECT: facilitated milling procedure. 41 cl, 6 tbl

Description

Изобретение относится к средству для перетира пигмента и наполнителя и к способу перетира пигмента и наполнителя. The invention relates to a means for grinding pigment and filler and to a method for grinding pigment and filler.

Известно средство для перетира пигмента и наполнителя, содержащее цирконийсиликатный песок [1]. Known tool for grinding pigment and filler containing zirconium silicate sand [1].

Известен также способ перетира пигмента и наполнителя, включающий смешение исходного порошка пигмента и наполнителя, имеющего исходный размер частиц порошка, со средством для перетира, содержащим цирконийсиликатный песок и жидкую среду с образованием перетирающей суспензии, диспергацию суспензии в мельнице в течение времени, достаточного для получения суспензии продукта, включающей заданный порошок продукта, имеющий заданный размер частиц продукта и практически ту же химическую композицию, что и исходный порошок, и отделение указанной суспензии продукта, включающей порошок целевого продукта, от перетирающей суспензии [2]. There is also known a method of grinding a pigment and a filler, comprising mixing the initial pigment powder and a filler having an initial powder particle size, with a grinding agent containing zirconium silicate sand and a liquid medium to form a grinding slurry, dispersing the suspension in the mill for a time sufficient to obtain a suspension a product comprising a predetermined powder of a product having a predetermined particle size of a product and substantially the same chemical composition as the starting powder and separation thereof the second suspension of the product, including the powder of the target product, from the grinding suspension [2].

Многие применения, такие как производство керамических деталей, производство магнитного состава и производство красок, требуют, чтобы керамический, магнитный и пигментный порошок соответственно были как можно более полно диспергированы в пределах данного связующего, соответствующего данному применению. Many applications, such as the manufacture of ceramic parts, the production of magnetic composition and the manufacture of paints, require that ceramic, magnetic and pigment powder, respectively, are as fully dispersed as possible within a given binder corresponding to this application.

Использование высокодиспергированных керамических порошков придает керамическим деталям более высокую плотность и большую прочность, чем имеют детали, изготовленные из менее полно диспергированных твердых частиц. Данные по сохранности магнитного состава ограничены размером частиц и тем, насколько полностью он диспергирован, максимальное хранение информации достигается тонко измельченным порошкообразным магнитным составом. Оптические свойства красок, такие как кроющая способность, яркость, окраска и стойкость, сильно зависят от достигнутой степени дисперсности пигмента. Для достижения такого полного диспергирования порошка требуются тонкоизмельченные порошки. Обычно устройства для дробления, такие как дисковые мельницы, сетчатые барабанные мельницы и/или дисковые мельницы используют с измельчающей средой для получения таких тонкоизмельченных порошков, в идеальном случае для приведения порошка в однородное состояние измельчения, такое как, например, до размера единичного порошкообразного кристаллита. The use of highly dispersed ceramic powders gives ceramic parts a higher density and greater strength than parts made from less fully dispersed solid particles. Data on the preservation of the magnetic composition is limited by the size of the particles and how completely dispersed it is, the maximum storage of information is achieved by finely powdered magnetic composition. The optical properties of paints, such as hiding power, brightness, color and durability, strongly depend on the degree of dispersion of the pigment achieved. To achieve such complete dispersion of the powder, fine powders are required. Typically, crushing devices such as disk mills, mesh drum mills and / or disk mills are used with a grinding medium to produce such fine powders, ideally to bring the powder into a uniform grinding state, such as, for example, to the size of a single powdered crystallite.

Измельчение некоторых порошков включает процесс деагломерации, согласно которому химические связи, такие как водородносвязанная поверхностная влажность, Ван дер Ваальсовские и электростатические силы, такие как между частицами, а также любые другие связи, которые сохраняют частицы вместе, должны быть разрушены и/или преодолены для того, чтобы получить частицы в состоянии однородного измельчения. Пигментный порошок, который вызывает измельчающий процесс деагломерации с доведением его до тонкоизмельченного порошка, представляет двуокись титана. Оптимальное диспергирование пигментного порошка двуокиси титана приводит к оптимизированным эксплуатационным свойствам, в частности к улучшенному блеску, прочности и кроющей способности. The grinding of some powders involves a de-agglomeration process, in which chemical bonds, such as hydrogen-bonded surface moisture, Van der Waals and electrostatic forces, such as between particles, as well as any other bonds that keep the particles together, must be broken and / or overcome to obtain particles in a state of uniform grinding. Pigment powder, which causes a grinding process of deagglomeration to bring it to a fine powder, is titanium dioxide. Optimum dispersion of the titanium dioxide pigment powder leads to optimized performance properties, in particular to improved gloss, strength and hiding power.

Процессы деагломерации наилучшим способом осуществляют, используя связующее для перетира пигментов и наполнителей, характеризующееся малым размером частиц, который является наименьшим размером частиц измельчаемого продукта, который может быть еще эффективно отделен от порошкообразного продукта. В непрерывных процессах средство для перетира пигментов и наполнителей может быть отделено от частиц продукта с использованием техники разделения по плотности. В типичной шаровой или песочной мельнице, действующей в непрерывном процессе, отделение средства для перетира пигментов и наполнителей от продукта может быть эффективным на основании различий между скоростью оседания, размером частиц или обоими параметрами, существующими между связующим для перетира пигментов и наполнителей и порошкообразными частицами продукта. Deagglomeration processes in the best way are carried out using a binder for grinding pigments and fillers, characterized by a small particle size, which is the smallest particle size of the crushed product, which can still be effectively separated from the powder product. In continuous processes, the means for grinding pigments and fillers can be separated from the particles of the product using the density separation technique. In a typical ball or sand mill operating in a continuous process, the separation of the pigment and filler milling agent from the product can be effective based on differences between the settling rate, particle size, or both existing between the pigment and filler milling binder and the powder particles of the product.

Промышленные применения для измельчения обычно используют силикатный песок, стеклянные шарики, керамический состав или стальные шарики, например, в качестве состава для измельчения. Среди них песок и стеклянные шарики низкой плотности около 2,6 г/см³ и стеклянные шарики низкой твердости ограничивают материалы, которые могут быть измельчены с использованием песка или стеклянных шариков. Использование стальной дроби ограничивают только для тех применений, где загрязнение железом, вызванное продуктами износа стальной дроби в течение процесса измельчения, может быть допущено.Industrial grinding applications typically use silica sand, glass balls, a ceramic composition or steel balls, for example, as a grinding composition. Among them, sand and low density glass balls of about 2.6 g / cm ³ and low hardness glass balls limit materials that can be crushed using sand or glass balls. The use of steel shot is limited only for those applications where iron contamination caused by the wear of steel shot during the grinding process can be tolerated.

Таким образом, существует необходимость в относительно недорогом, густом и нетоксичном средстве для перетира пигментов и наполнителей, которое характеризуется малым размером частиц, достаточно высокой плотностью для процессов разделения, для того чтобы быть допущенным для использования при измельчении широкого ряда материалов, и которое не генерирует побочных продуктов износа, которые приводят к загрязнению порошкообразного продукта. Thus, there is a need for a relatively inexpensive, thick and non-toxic milling agent for pigments and fillers, which is characterized by a small particle size, a sufficiently high density for separation processes, in order to be approved for use in grinding a wide range of materials, and which does not generate side wear products that lead to contamination of the powder product.

Изобретение обеспечивает относительно недорогое, густое и нетоксичное средство для перетира пигментов и наполнителей на основе цирконийсиликатного песка естественного происхождения, которое имеет малый размер частиц и достаточно высокую плотность для того, чтобы делать его пригодным для измельчения широкого ряда материалов и в то же время не содержащим порошкообразного продукта с его побочными продуктами износа, а также относится к способу для измельчения порошка, использующему это средство для перетира пигментов и наполнителей. The invention provides a relatively inexpensive, thick and non-toxic means for grinding pigments and fillers based on zirconium silicate sand of natural origin, which has a small particle size and high enough density to make it suitable for grinding a wide range of materials and at the same time not containing powder product with its by-products of wear, and also relates to a method for grinding powder using this tool for grinding pigments and fillers.

Согласно изобретению поставленная задача решается тем, что средство для перетира пигмента и наполнителя, содержащее цирконийсиликатный песок, содержит дополнительно цирконийсиликатный песок природного происхождения с абсолютной плотностью 4-6 г/см³, причем предпочтительно его плотность 4,6-4,9 г/см³, наиболее предпочтительно 4,75-4,85 г/см³, оно имеет размер частиц, который является наименьшим размером частиц, который может быть отделен от измельченного порошкообразного продукта, при этом размер частиц, больший, чем 100 мкм, предпочтительно 100-1500 мкм, более предпочтительно 100-500 мкм, наиболее предпочтительно 150-250 мкм, также оно дополнительно может содержать жидкую среду, причем жидкая среда может быть выбрана из группы: вода, масло, органическое соединение или их смесь, указанный цирконийсиликатный песок и указанная жидкая среда могут образовать суспензию для измельчения, которая может иметь вязкость 1-10000 сП, предпочтительно 1-500 сП, наиболее предпочтительно 1-100 сП. Также поставленная задача согласно изобретению решается тем, что способ перетира пигмента и наполнителя, включающий смешение исходного порошка пигмента и наполнителя, имеющего исходный размер частиц порошка, со средством для перетира, содержащим цирконийсиликатный песок и жидкую среду с образованием перетирающей суспензии, диспергацию суспензии в мельнице в течение времени, достаточного для получения суспензии продукта, включающей порошок целевого продукта, имеющий размер частиц целевого продукта и практически тот же состав, что и исходный порошок, и отделение указанной суспензии продукта, включающей порошок целевого продукта, от перетирающей суспензии, предусматривает использование цирконийсиликатного песка природного происхождения с абсолютной плотностью 4-6 г/см³ и размером частиц 100-500 мкм, предпочтительно с плотностью 4,6-4,9 г/см³, наиболее предпочтительно 4,75-4,85 г/см³, и предпочтительно размером частиц 150-250 мкм, причем исходный порошок используют агломерированный и/или агрегированный, предпочтительно с размером частиц 0,01-500 мкм, наиболее предпочтительно 0,01-200 мкм, предпочтительно исходный порошок и порошок целевого продукта имеет абсолютную плотность 0,8-5 г/см³, а исходный порошок используют органический или неорганический, предпочтительно агломерированный пигмент - двуокись титана, причем используют жидкую среду, совместимую со способом и исходным порошком, предпочтительно выбранную из группы: вода, масло, органическое соединение или их смесь; указанный цирконийсиликатный песок и указанную жидкую среду объединяют с образованием суспензии для измельчения, которая предпочтительно имеет вязкость 1,0-10000 сП, более предпочтительно 1,0-500 сП, наиболее предпочтительно 1,0-100 сП, цирконийсиликатный песок естественного происхождения используют с размером частиц, который является наименьшим размером частиц, который может быть отделен от измельченного порошкообразного продукта, а диспергацию предпочтительно ведут в мельнице высокоэнергетической с номинальной скоростью сдвига 6000-14000 мин^-1 и периферийной скоростью перемешивания 300-750 м/мин, предпочтительно в мельнице высокоэнергетической из группы, содержащей дисковую мельницу, мельницу типа клеточного барабана, причем в мельнице, предусматривающей вертикальный или горизонтальный поток, также стадии возможно осуществлять непрерывно или в соответствии с периодическим процессом, а разделение суспензии целевого продукта и суспензии для измельчения осуществляют на основании различий физических свойств исходного порошка, средства для перетира и порошка целевого продукта, выбранных из группы: размер частиц, плотность частиц и скорость оседания частиц, также дополнительно осуществляют выделение порошка целевого продукта из суспензии и диспергирование его в диспергирующей среде с образованием дисперсии, причем используют диспергирующую среду, совместимую с порошком и способом.According to the invention, the problem is solved in that the means for grinding the pigment and filler containing zirconium silicate sand additionally contains zirconium silicate sand of natural origin with an absolute density of 4-6 g / cm ³ , and preferably its density is 4.6-4.9 g / cm ³ , most preferably 4.75-4.85 g / cm ³ , it has a particle size that is the smallest particle size that can be separated from the pulverized powder product, with a particle size larger than 100 μm, preferably 100 -1500 microns, more preferably 100-500 microns, most preferably 150-250 microns, it may further comprise a liquid medium, the liquid medium may be selected from the group: water, oil, an organic compound or a mixture thereof, said zirconium silicate sand and said the liquid medium may form a suspension for grinding, which may have a viscosity of 1-10000 cP, preferably 1-500 cP, most preferably 1-100 cP. The objective of the invention is also solved by the fact that the method of grinding the pigment and the filler, comprising mixing the initial pigment powder and the filler having the original particle size of the powder, with a grinding agent containing zirconium silicate sand and a liquid medium with the formation of grinding suspension, dispersion of the suspension in the mill in sufficient time to obtain a suspension of the product, including the powder of the target product, having a particle size of the target product and almost the same composition as Khodnev powder, and separating said product slurry comprising a desired product powder was triturated from slurry provides for the use of natural origin tsirkoniysilikatnogo sand with absolute density of 4.6 g / cm ³ and particle size of 100-500 microns, preferably with a density of 4,6-4 , 9 g / cm ³ , most preferably 4.75-4.85 g / cm ³ , and preferably a particle size of 150-250 μm, the starting powder being agglomerated and / or aggregated, preferably with a particle size of 0.01-500 μm most preferably 0.01-200 microns Preferably the starting powder and the desired product powder has an absolute density of 0.8-5 g / cm ^3, and the source powder, an organic or inorganic, preferably agglomerated pigment - titanium dioxide, wherein the liquid medium is used that is compatible with the method and the raw powder is preferably selected from the group: water, oil, an organic compound or a mixture thereof; said zirconium silicate sand and said liquid medium are combined to form a suspension for grinding, which preferably has a viscosity of 1.0-10000 cP, more preferably 1.0-500 cP, most preferably 1.0-100 cP, natural zirconium silicate sand is used with a size particles, which is the smallest particle size that can be separated from the crushed powder product, and the dispersion is preferably carried out in a high energy mill with a nominal shear rate of 6000-14000 min ^{- 1} and a peripheral mixing speed of 300-750 m / min, preferably in a high-energy mill from the group consisting of a disk mill, a cell drum type mill, and in a mill providing vertical or horizontal flow, it is also possible to carry out the steps continuously or in accordance with a batch process, and the separation of the suspension of the target product and the suspension for grinding is carried out on the basis of differences in the physical properties of the starting powder, milling agent and powder of the target product, selected from the group: particle size, particle density and particle settling rate, the powder of the target product is also isolated from the suspension and dispersed in a dispersing medium to form a dispersion, and a dispersing medium compatible with the powder and method is used.

Эти и другие объекты, особенности и преимущества настоящего изобретения будут достаточно очевидны для специалистов в этой области при прочтении описания предпочтительных вариантов, которые следуют далее. These and other objects, features and advantages of the present invention will be fairly obvious to specialists in this field when reading the description of the preferred options that follow.

Как использовано здесь в описании и в формуле изобретения, которые следуют далее, термин "природного происхождения" указывает на то, что цирконийсиликатный песок добывают в форме цирконийсиликатного песка определенного размера частиц и который отличается от цирконийсиликатных минералов, которые синтезированы, произведены или получены другим синтетическим путем. Средство для перетира пигментов или наполнителей на основе цирконийсиликатного песка изобретения находится в природе с определенным размером и формой, которое может быть разделено с получением соответствующих фракций для использования в данной операции измельчения. Добытый цирконийсиликатный песок разделяют с выделением соответствующей фракции цирконийсиликатного песка, из соображений размера частиц, который используют в качестве средства для перетира пигментов и наполнителей. Термин "средство для перетира пигментов и наполнителей", как он использован здесь в описании и формуле изобретения, которая следует далее, относится к минералу, который помещают в размалывающее устройство, такое как дисковая мельница, мельница типа сетчатого барабана или атриторная мельница, вместе с порошком, который является более тонкоизмельченным или деагломерированным для передачи сдвигового действия размалывающего устройства порошку, который перерабатывают с разрушением отдельных частиц порошка. As used here in the description and in the claims that follow, the term "natural origin" indicates that zirconium silicate sand is mined in the form of zirconium silicate sand of a certain particle size and which is different from zirconium silicate minerals that are synthesized, produced or obtained in another synthetic way . The means for grinding pigments or fillers based on zirconium silicate sand of the invention is in nature with a certain size and shape, which can be separated to obtain the appropriate fractions for use in this grinding operation. The extracted zirconium silicate sand is separated with the release of the corresponding fraction of zirconium silicate sand, for reasons of particle size, which is used as a means for grinding pigments and fillers. The term “milling agent for pigments and fillers,” as used herein in the description and claims that follows, refers to a mineral that is placed in a grinding device, such as a disk mill, sieve-type mill or attritor mill, together with powder which is more finely divided or de-agglomerated to transmit the shear action of the grinding device to the powder, which is processed with the destruction of individual particles of the powder.

Цирконийсиликатный песок природного происхождения имеет тенденцию являться однофазным, тогда как синтетические цирконийсиликатные керамические шарики являются обычно многофазными материалами. Поверхностные загрязнители, такие как алюминий, железо, уран, торий и другие тяжелые металлы, а также TiO₂, могут присутствовать на поверхности частиц цирконийсиликатного песка природного происхождения. Если поверхностные загрязнители удаляют любым способом предварительной обработки поверхности, известным специалистам в этой области, таким как, например, промывание и осветление, химический анализ указывает на то, что любые остающиеся загрязнители находятся в пределах кристаллической структуры цирконийсиликата и не оказывают вредного влияния на порошок, который измельчают.Zirconium silicate sand of natural origin tends to be single-phase, while synthetic zircon silicate ceramic beads are usually multiphase materials. Surface contaminants such as aluminum, iron, uranium, thorium and other heavy metals, as well as TiO ₂ , may be present on the surface of naturally occurring zirconium silicate particles. If surface contaminants are removed by any surface pretreatment method known to those skilled in the art, such as, for example, washing and clarification, chemical analysis indicates that any remaining contaminants are within the crystalline structure of zirconium silicate and do not adversely affect the powder, which crushed.

Так как плотность цирконийсиликатного песка природного происхождения, как описано выше, превышает 3,8 г/см³, плотность обычно характеризующую полученные цирконийсиликатные шарики, то может быть использовано связующее для перетира пигментов и наполнителей на основе цирконийсиликатного песка природного происхождения меньшего размера, чем полученные цирконийсиликатные шарики, без расслаивания цирконийсиликатного песка и измельчающей суспензии, переставая быть, таким образом, эффективным в качестве средства для перетира пигментов и наполнителей.Since the density of zirconium silicate sand of natural origin, as described above, exceeds 3.8 g / cm ³ , the density usually characterizes the obtained zirconium silicate balls, a binder for grinding pigments and fillers based on natural zircon silicate sand can be used smaller than the obtained zirconium silicate sand balls, without delamination of zirconium silicate sand and grinding suspension, ceasing to be, therefore, effective as a means for grinding pigments and fatteners.

Обычно размер частиц цирконийсиликатного песка природного происхождения больше чем 100 мкм и может находиться в размере 100-1500 мкм, более предпочтительно 100-500 мкм и наиболее предпочтительно 150-250 мкм. Добытый цирконийсиликатный песок природного происхождения может быть расфракционирован, используя технику, хорошо известную специалистам в этой области для выделения грубой фракции песка, имеющей частицы размера соответствующей функции в качестве эффективного связующего для перетира пигментов и наполнителей. Typically, the particle size of zirconium silicate sand of natural origin is greater than 100 microns and can be in the size of 100-1500 microns, more preferably 100-500 microns and most preferably 150-250 microns. Obtained zirconium silicate sand of natural origin can be refracted using a technique well known to those skilled in the art to isolate a coarse fraction of sand having particles of the size corresponding function as an effective binder for grinding pigments and fillers.

Средство для перетира пигментов дополнительно содержит жидкую среду. Оно может содержать любую жидкую среду, совместимую с продуктом, который перемалывают, и способом измельчения; жидкая среда может быть выбрана из группы: вода, масло, другое органическое соединение или их смесь. Цирконийсиликатный песок и указанная жидкая среда образуют суспензию для измельчения. Жидкую среду выбирают в зависимости от продукта, который перемалывают. Измельченный порошок продукта может быть, а может и не быть отделен от жидкой среды после того как закончат процесс измельчения; однако средство для перетира пигментов и наполнителей обычно отделяют от жидкой среды после окончания процесса измельчения. The pigment milling agent further comprises a liquid medium. It may contain any liquid medium compatible with the product being ground and the grinding method; a liquid medium may be selected from the group: water, oil, another organic compound, or a mixture thereof. Zirconium silicate sand and the specified liquid medium form a suspension for grinding. The liquid medium is selected depending on the product that is being ground. The crushed powder of the product may or may not be separated from the liquid medium after the grinding process is completed; however, the means for grinding pigments and fillers are usually separated from the liquid medium after the grinding process.

Если порошок, который измельчен, представляет пигмент для использования в краске или чернилах на основе масла, жидкая среда может быть маслом, таким как натурально полученное масло, подобное танговому маслу, льняному маслу, соевому маслу или талловому маслу или их смесям. Эти масла натурального происхождения могут быть смешаны с растворителями, такими как уайт спирит, тяжелый бензин или толуол или их смеси, которые могут далее включать вещества, такие как камеди, смолы, дисперсанты и/или осушающие агенты. Жидкое связующее может также включать другие материалы, используемые в производстве красок и чернил на основе масла, такие как алкидные смолы, эпокси смолы, нитроцеллюлоза, меламины, уретаны и силиконы. If the powder that is ground is a pigment for use in an oil-based paint or ink, the liquid medium may be an oil, such as a naturally produced oil, such as tang oil, linseed oil, soybean oil or tall oil, or mixtures thereof. These naturally occurring oils may be mixed with solvents such as white spirit, heavy gasoline or toluene, or mixtures thereof, which may further include substances such as gums, resins, dispersants and / or drying agents. The liquid binder may also include other materials used in the manufacture of oil-based paints and inks, such as alkyd resins, epoxy resins, nitrocellulose, melamines, urethanes and silicones.

Если порошок, который измельчают, представляет пигмент для использования в краске на основе воды, такой как латексная краска, жидкая среда может быть водой, необязательно включающей антивспенивающие агенты и/или диспергирующие агенты. Кроме того, если порошок представляет керамический или магнитный порошок, среда может быть водой и может также включать диспергирующие агенты. If the powder to be ground is a pigment for use in a water based paint such as latex paint, the liquid medium may be water, optionally including antifoaming agents and / or dispersing agents. In addition, if the powder is ceramic or magnetic powder, the medium may be water and may also include dispersing agents.

Цирконийсиликатный песок природного происхождения и жидкая среда могут быть объединены с образованием измельчающей суспензии, которая далее характеризуется вязкостью измельчающей суспензии и которая может быть 1-10000 сП, более предпочтительно 1-500 сП и наиболее предпочтительно 1-100 сП. В общем, вязкость измельчающей суспензии определяют концентрацией твердых частиц в измельчающей суспензии, таким образом, повышение концентрации твердых частиц в измельчающей суспензии будет повышать вязкость и плотность измельчающей суспензии. Не существует абсолютного верхнего предела для вязкости измельчающей суспензии; однако при некоторой вязкости достигают точки, где нет необходимости в связующем для перетира пигментов и наполнителей, как в случае для пластиков, приготовленных в экструдерах, валковых мельницах и т.д. без средства для перетира пигментов и наполнителей. Zirconium silicate sand of natural origin and a liquid medium can be combined to form a grinding suspension, which is further characterized by the viscosity of the grinding suspension and which can be 1-10000 cP, more preferably 1-500 cP and most preferably 1-100 cP. In general, the viscosity of the grinding suspension is determined by the concentration of solid particles in the grinding suspension, thus increasing the concentration of solid particles in the grinding suspension will increase the viscosity and density of the grinding suspension. There is no absolute upper limit for the viscosity of the grinding suspension; however, at a certain viscosity, they reach points where pigment and filler binder is not necessary for grinding, as is the case for plastics prepared in extruders, roller mills, etc. without means for grinding pigments and fillers.

Исходный порошок, использованный в способе изобретения, может быть агломерированным и/или агрегированным порошком. Порошок может быть охарактеризован размером частиц агломерированного порошка меньше чем около 500 мкм и более предпочтительно может быть 0,01-200 мкм. Для пигментных порошков двуокиси титана агломерированный порошок имеет размер частиц 0,05-100 мкм, который может быть измельчен до приближенного размера частиц индивидуального кристаллита двуокиси титана. The starting powder used in the method of the invention may be agglomerated and / or aggregated powder. The powder can be characterized by a particle size of the agglomerated powder of less than about 500 microns and more preferably can be 0.01-200 microns. For titanium dioxide pigment powders, the agglomerated powder has a particle size of 0.05-100 μm, which can be pulverized to an approximate particle size of an individual titanium dioxide crystallite.

Исходный порошок и порошок целевого продукта имеют абсолютную плотность 0,8-5,0 г/см³.The source powder and the powder of the target product have an absolute density of 0.8-5.0 g / cm ³ .

Способ изобретения пригоден также для органических порошков, которые обычно имеют плотности в нижней части приведенной выше области, а также для неорганических порошков, таких как двуокись титана, карбонат кальция, бентонит или каолин или их смеси. Исходный порошок двуокиси титана может быть агломерированным пигментом двуокиси титана, который имеет плотность 3,7-4,2 г/см³.The method of the invention is also suitable for organic powders, which usually have densities in the lower part of the above region, as well as for inorganic powders such as titanium dioxide, calcium carbonate, bentonite or kaolin, or mixtures thereof. The starting titanium dioxide powder may be an agglomerated titanium dioxide pigment, which has a density of 3.7-4.2 g / cm ³ .

Цирконийсиликатный песок природного происхождения, использованный в способе изобретения, может быть также охарактеризован размером частиц цирконийсиликатного песка больше 100 мкм, может быть 100-1500 мкм, более предпочтительно 100-500 мкм и наиболее предпочтительно 150-250 мкм. Zirconium silicate sand of natural origin used in the method of the invention can also be characterized by a particle size of zirconium silicate sand greater than 100 microns, can be 100-1500 microns, more preferably 100-500 microns and most preferably 150-250 microns.

Жидкой средой, использованной в способе изобретения, может быть масло или вода, выбранные согласно уже описанному критерию. The liquid medium used in the method of the invention may be oil or water selected according to the criteria already described.

Стадия (5) измельчения может быть проведена в любом соответствующем измельчающем устройстве, которое применяет средство для перетира пигментов и наполнителей, таком как, но не ограниченном ими, шаровая мельница, мельница типа клеточного барабана, дисковая мельница или штифтовая мельница, предусматривающая вертикальный поток или горизонтальный поток. Процесс измельчения может быть периодическим или непрерывным процессом. The grinding step (5) can be carried out in any suitable grinding device that uses a means for grinding pigments and fillers, such as, but not limited to, a ball mill, a cell drum type mill, a disk mill or a pin mill, including vertical flow or horizontal flow. The grinding process may be a batch or continuous process.

Стадия (6) разделения суспензии целевого продукта и суспензии для измельчения суспензии может быть выполнена выделением суспензии продукта, которая содержит порошок продукта вместе с жидкой средой, из измельчающей суспензии на основании различий физических свойств исходного порошка и средства для перетира порошка целевого продукта, выбранных из группы: размер частиц, плотность частиц и скорость оседания частиц. Как уже описано, порошок продукта может быть отделен, а может быть и не отделен от жидкой среды после того, как закончат процесс измельчения. Однако средство для перетира пигментов и наполнителей обычно отделяют от жидкой среды после того, как заканчивают процесс измельчения. Порошок целевого продукта может быть отделен от суспензии продукта и подвергнут дальнейшей переработке, такой как диспергирование в диспергирующей среде с образованием дисперсии. В зависимости от того, является ли дисперсия краской или чернилом на масляной основе, или краской или чернилом на водной основе, или керамической, или магнитной порошкообразной дисперсией, дисперсионная среда может быть выбрана согласно тем же критериям, как уже описано для выбора жидкого связующего. Если порошок целевого продукта собираются использовать в суспензии продукта, то нет необходимости в дальнейших стадиях диспергирования. Stage (6) of separation of the suspension of the target product and suspension for grinding the suspension can be performed by separating the suspension of the product, which contains the powder of the product together with the liquid medium, from the grinding suspension based on the differences in the physical properties of the starting powder and the means for grinding powder of the target product selected from the group : particle size, particle density and particle settling rate. As already described, the powder of the product may or may not be separated from the liquid medium after the grinding process is completed. However, the grinding aid for the pigments and fillers is usually separated from the liquid medium after the grinding process is completed. The target product powder may be separated from the product suspension and further processed, such as dispersion in a dispersing medium to form a dispersion. Depending on whether the dispersion is an oil-based paint or ink, or a water-based paint or ink, or a ceramic or magnetic powder dispersion, the dispersion medium can be selected according to the same criteria as already described for selecting a liquid binder. If the powder of the target product is going to be used in the suspension of the product, then there is no need for further stages of dispersion.

Для того чтобы далее проиллюстрировать настоящее изобретение, приводят следующие примеры. Конкретные соединения, способы и условия, использованные в примерах, предназначены для иллюстрации настоящего изобретения, но не ограничивают его. In order to further illustrate the present invention, the following examples are provided. The specific compounds, methods and conditions used in the examples are intended to illustrate the present invention, but do not limit it.

Пример 1
Следующий пример обеспечивает сравнение характеристики в качестве средства для перетира пигментов и наполнителей обычных, коммерчески доступных синтетических цирконийсиликатных керамических шариков с характеристикой стандартного 10-40 меш /U.S./ силикатного песка.Example 1
The following example provides a comparison of the characteristics as a means for grinding pigments and fillers of conventional, commercially available synthetic zirconium silicate ceramic balls with a characteristic of standard 10-40 mesh / US / silicate sand.

Песчаные мельницы, имеющие номинальные емкости измельчающей камеры 957 л и общие емкости 1892,5 л загружали отдельно 1350 кг синтетическими цирконийсиликатными керамическими шариками с номинальным размером 300 мкм и 210 мкм и 540 кг стандартного 10-40 меш /U.S./ силикатного песка с возможно наиболее высокой загрузкой силикатным песком. Мельницы, загруженные 1350 кг синтетических цирконийсиликатных керамических шариков, а также мельница, загруженная 540 кг силикатного песка 10-40 меш /U.S./, работали при скоростях потока 572, 768 и 1136 л/мин. Загружаемые суспензии, подаваемые через все мельницы, имели плотность 1,35 г/см³ и содержали двуокись титана, приблизительно 40% которого была меньше чем 0,5 мкм в воде. Размер частиц двуокиси титана в суспензии продукта измерен, используя анализатор размера частиц Leeds and Northrupp 9200 серии Microtrac^TM в воде с 0,2% поверхностно-активного вещества гексаметафосфата натрия при комнатной температуре. Результаты суммируют в таблице 1 и указывают, что эффективность связующего на основе синтетических цирконийсиликатных керамических шариков, как указано процентным содержанием порошка продукта, меньше или равна 0,5 мкм, по размеру предпочтительно сравнима с эффективностью измельчения силикатного песка 10-40 меш /U.S./.Sand mills having a nominal grinding chamber capacity of 957 l and a total capacity of 1892.5 l were charged separately with 1350 kg of synthetic zirconium silicate ceramic balls with a nominal size of 300 μm and 210 μm and 540 kg of standard 10-40 mesh / US / silicate sand with the highest possible silicate sand loading. Mills loaded with 1350 kg of synthetic zirconium silicate ceramic balls, as well as a mill loaded with 540 kg of silica sand 10-40 mesh / US /, worked at flow rates of 572, 768 and 1136 l / min. The feed slurry fed through all mills had a density of 1.35 g / cm ³ and contained titanium dioxide, approximately 40% of which was less than 0.5 microns in water. The particle size of titanium dioxide in the product suspension was measured using a Leeds and Northrupp 9200 Microtrac ^™ particle size analyzer in water with 0.2% surfactant sodium hexametaphosphate at room temperature. The results are summarized in table 1 and indicate that the efficiency of the binder based on synthetic zirconium silicate ceramic balls, as indicated by the percentage of powder of the product, is less than or equal to 0.5 μm, preferably comparable in size with the grinding efficiency of silica sand 10-40 mesh / US /.

Кроме того, если свойства конечных пигментов, обработанных 210 микронными синтетическими цирконийсиликатными керамическими шариками, были сравнены со свойствами пигментов, обработанных силикатным песком, то наблюдали некоторое улучшение по сравнению со свойствами конечных пигментов, обработанных силикатным песком. Улучшения включали приблизительно 57% уменьшения времени разрушения, которое определяют как время включения пигмента в алкидную смолу, приблизительно 42% снижения консистенции, которую определяют как крутящий момент, необходимый для смешения краски на основе алкидной смолы, как только пигмент вводят в нее, приблизительное увеличение на 6 единиц в B235 полуглянце, который определяют как 60^o глянца, измеренного в латексной красящей системе, снижение приблизительно на 12 единиц B202H мутности, которую определяют как относительную глубину изображения, которое может быть достигнуто на поверхности краски, и увеличение приблизительно на 2 единицы в B202 глянце, который определяют в виде измерения при 20^o света, отраженного от красящей системы, полученной в акриловой смоле.In addition, if the properties of the final pigments treated with 210 micron synthetic zirconium silicate ceramic balls were compared with those of silicate sand pigments, some improvement was observed compared to the properties of the final pigments treated with silicate sand. Improvements included an approximately 57% reduction in fracture time, which is defined as the time the pigment was incorporated into the alkyd resin, an approximately 42% reduction in consistency, which was defined as the torque needed to mix the alkyd resin paint, as soon as the pigment was introduced into it, an approximate increase of 6 units in B235 poluglyantse, which is defined as 60 ^o gloss, measured in a latex of the dye system, the reduction by approximately 12 units of B202H haze, which is defined as depicted relative depth tions, which can be achieved on the paint surface and an increase of approximately 2 units in B202 gloss, which is defined as a measurement at 20 ^o light reflected from the ink system, resulting in an acrylic resin.

Отмечают, что средство для перетира пигментов и наполнителей на основе цирконийсиликатного песка природного происхождения из-за его более высокой плотности и однофазной микроструктуры может давать пигментный порошок, имеющий лучшие свойства по сравнению с теми, которые получены, используя синтетические цирконийсиликатные керамические шарики, как описано выше. It is noted that the means for grinding pigments and fillers based on zirconium silicate sand of natural origin, due to its higher density and single-phase microstructure, can produce a pigment powder having better properties than those obtained using synthetic zirconium silicate ceramic balls, as described above .

Пример 2
Пример 2 обеспечивает сравнение характеристики синтетических цирконийсиликатных керамических шариков с характеристиками средства для перетира пигментов и наполнителей на основе цирконийсиликатного песка природного происхождения настоящего изобретения. Отмечают, что цирконийсиликатный песок природного происхождения имеет более высокую плотность, чем плотность 3,8 г/см³ синтетических цирконийсиликатных продуктов, которая позволяет использовать более мелкие частицы цирконийсиликатного песка природного происхождения, по сравнению с размерами частиц синтетического цирконийсиликатного продукта, обеспечивая, тем самым, большую эффективность измельчения.Example 2
Example 2 provides a comparison of the characteristics of synthetic zirconium silicate ceramic balls with the characteristics of a grinding aid for pigments and fillers based on zirconium silicate sand of natural origin of the present invention. It is noted that zirconium silicate sand of natural origin has a higher density than the density of 3.8 g / cm ^{3 of} synthetic zirconium silicate products, which allows the use of smaller particles of zirconium silicate sand of natural origin, compared with the particle size of the synthetic zirconium silicate product, thereby ensuring greater grinding efficiency.

Испытания проведены на установке с использованием средства для перетира пигментов и наполнителей на основе цирконийсиликатного песка природного происхождения, имеющего размер частиц от 180-210 мкм в мельнице типа клеточного барабана, показали, что цирконийсиликатный песок природного происхождения может быть успешно использован при поточном производстве с эффективным удалением грубых частиц, имеющих размер частиц более чем 0,5 мкм в пигменте двуокиси титана. Наблюдали несущественные потери среды из мельницы. Tests were carried out on the installation using a means for grinding pigments and fillers based on zirconium silicate sand of natural origin, having a particle size of 180-210 microns in a cell drum type mill, showed that zirconium silicate sand of natural origin can be successfully used in continuous production with effective removal coarse particles having a particle size of more than 0.5 μm in a titanium dioxide pigment. Observed minor losses of the medium from the mill.

Пример 2 был проведен путем изменения скорости потока в мельнице B, работающей с обычным силикатным песком, и мельнице C, работающей с цирконийсиликатным песком природного происхождения. Песчаные загрузки в мельницы B и C были подобны тем, которые использовали в примере 1, т.е. 540 кг силикатного песка в мельнице B и 11350 кг цирконийсиликатного песка природного происхождения в мельнице C. Образцы были получены одновременно из обеих песчаных мельниц. Загрузка мельницы также была испытана для измерения любого изменения размера частиц в смеси. Example 2 was carried out by changing the flow rate in a mill B working with ordinary silicate sand and a mill C working with zirconium silicate sand of natural origin. The sand loads in mills B and C were similar to those used in example 1, i.e. 540 kg of silicate sand in mill B and 11350 kg of zirconium silicate sand of natural origin in mill C. Samples were obtained simultaneously from both sand mills. Mill loading was also tested to measure any change in particle size in the mixture.

Данные размера частиц, как дано в таблице 2, показывают, что либо при низкой скорости потока (приблизительно 492 л/мин), либо при высокой скорости потока (приблизительно 1325 л/мин) цирконийсиликатный песок природного происхождения является более эффективным в уменьшении размера частиц, по сравнению с характеристикой обычного силикатного песка. Particle size data, as given in Table 2, show that either at a low flow rate (approximately 492 l / min) or at a high flow rate (approximately 1325 l / min) zirconium silicate sand of natural origin is more effective in reducing particle size, compared to the characteristic of ordinary silicate sand.

После периода непрерывной работы розливы обеих мельниц были испытаны на оптическое качество пигмента и загрязнение. After a period of continuous operation, the bottling of both mills was tested for optical pigment quality and contamination.

Загрязнение пигментного продукта из средства для перетира пигментов и наполнителей на основе цирконийсиликатного песка природного происхождения было минимальным по данным измерения с помощью рентгеновского флуоресцентного анализа твердых веществ пигмента, найденных в розливе мельницы. Уровни загрязнения металлом, также измеренные с помощью рентгеновской флуоресцентной спектроскопии были подобны тем, которые наблюдали в пигментах, измельченных с использованием в качестве связующего обычного силикатного песка. Оптическое качество пигмента, измельченного с помощью цирконийсиликатного песка естественного происхождения, измерено с помощью B381 сухого цвета и испытания блеска, которые определяют как общее отражение света от порошкообразной компактной поверхности и спектр отраженного света, т.е. цвет сравнивают с тем, который был получен для образцов, измельченных с использованием обычного силикатного песка. Результаты этих испытаний суммированы в таблице 3. The contamination of the pigment product from the means for grinding pigments and fillers based on zirconium silicate sand of natural origin was minimal according to the measurement data using x-ray fluorescence analysis of pigment solids found in the filling of the mill. The levels of metal contamination also measured by X-ray fluorescence spectroscopy were similar to those observed in pigments crushed using ordinary silica sand as a binder. The optical quality of the pigment ground with naturally occurring zirconium silicate sand was measured using a dry color B381 and a gloss test, which are defined as the total reflection of light from a powdery compact surface and the spectrum of reflected light, i.e. the color is compared with that obtained for samples crushed using ordinary silica sand. The results of these tests are summarized in table 3.

После 19 дней работы с цирконийсиликатным песком природного происхождения мельницу C проверяют на признаки износа каучуковой облицовки, используя датчик из волокнистой оптики (fiber optic probe), введенный через фланец в нижней боковой части мельницы. По существу не наблюдают признаков износа на каучуковой облицовке, на что указывает состояние тканеподобного образца на каучуковой облицовке мельницы, которая обычно присутствует на поверхности свежеоблицованной мельницы. Напротив, в мельнице, которая работала только в течение одной недели с использованием средства для перетира пигментов и наполнителей на основе обычного силикатного песка, облицовка обнаруживает значительный износ, особенно у освинцованных концов роторных лопастей, где тканеподобный образец почти полностью был истерт. After 19 days of working with zirconium silicate sand of natural origin, mill C is checked for signs of wear of the rubber lining using a fiber optic probe inserted through a flange in the lower side of the mill. Essentially, no signs of wear are observed on the rubber lining, as indicated by the state of the tissue-like sample on the rubber lining of the mill, which is usually present on the surface of the freshly lined mill. In contrast, in a mill that worked for only one week using a regular silicate sand filler and pigment filler, the liner shows significant wear, especially at the leaded ends of the rotor blades, where the tissue-like sample was almost completely worn.

Пример 3
Следующий пример обеспечивает свидетельство различий в размере частиц, содержании примеси и характеристике связующего, полученных среди цирконийсиликатных песков природного происхождения из различных натуральных источников.Example 3
The following example provides evidence of differences in particle size, impurity content and binder characteristics obtained among naturally occurring zirconium silicate sands from various natural sources.

Три образца цирконийсиликатных песков естественного происхождения, далее обозначенных как образец 1, образец 2 и образец 3, были оценены по размеру частиц с использованием ситового анализа, проведенного в течение 30 мин на Rotap^TM. На основании данных, приведенных в таблице 4, размеры частиц образца 2 и образца 3 были подобны, тогда как образец 1 имел размер, что может затруднить удерживание песка образца 1 в мельнице типа клеточного барабана в течение непрерывного процесса работы.Three naturally occurring zirconium silicate sand samples, hereinafter referred to as Sample 1, Sample 2, and Sample 3, were measured by particle size using a sieve analysis carried out for 30 minutes on a Rotap ^™ . Based on the data in Table 4, the particle sizes of sample 2 and sample 3 were similar, while sample 1 had a size, which could make it difficult to hold the sand of sample 1 in a cell drum mill for a continuous process.

Три образца цирконийсиликатного песка природного происхождения были также подвергнуты элементному анализу с использованием рентгеновской флуоресцентной спектроскопии. Результаты элементного анализа приведены в таблице 5. Three samples of naturally occurring zirconium silicate sand were also subjected to elemental analysis using x-ray fluorescence spectroscopy. The results of elemental analysis are shown in table 5.

Было также выполнено измельчение по лабораторной шкале с тремя образцами цирконийсиликатного песка природного происхождения. Изучение проводили в мельнице типа клеточного барабана при стандартной лабораторной загрузке песка 1,8: 1 загрузка циркониевого песка к пигменту. Таблица 6 представляет процентное содержание частиц, прошедших 0,5 мкм, т.е. частиц, имеющих размер меньше чем 0,5 мкм через 2, 4 и 8 мин измельчения, а также средний диаметр частиц в те же периоды времени. Пигмент был необработанным, непокрытым пигментом марки двуокиси титана. Размеры частиц были определены с использованием анализатора частиц Microtrac^TM, как было описано ранее.Grinding on a laboratory scale with three samples of zirconium silicate sand of natural origin was also performed. The study was carried out in a cell drum type mill with a standard laboratory sand loading of 1.8: 1 loading zirconium sand to the pigment. Table 6 presents the percentage of particles passed through 0.5 μm, i.e. particles having a size of less than 0.5 μm after 2, 4 and 8 min of grinding, as well as the average particle diameter at the same time periods. The pigment was an untreated, uncoated titanium dioxide brand pigment. Particle sizes were determined using a Microtrac ^™ particle analyzer as previously described.

Claims

1. Means for grinding pigment and filler containing zirconium silicate sand, characterized in that it contains zirconium silicate sand of natural origin with an absolute density of 4 to 6 g / cm ³ .

2. The tool according to p. 1, characterized in that it contains zirconium silicate sand of natural origin with an absolute density of 4.6 - 4.9 g / cm ³ .

3. The tool according to p. 1, characterized in that it contains zirconium silicate sand of natural origin with an absolute density of 4.75 - 4.85 g / cm ³ .

4. The tool according to claim 1, characterized in that it has a particle size that is the smallest particle size that can be separated from the crushed powder product.

5. The tool according to claims 1 and 4, characterized in that it has a particle size of more than 100 microns.

6. The tool according to claims 1 and 4, characterized in that it has a particle size of 100 - 1500 microns.

7. The tool according to claims 1 and 4, characterized in that it has a particle size of 100 - 500 microns.

8. The tool according to claims 1 and 4, characterized in that it has a particle size of 150 - 250 microns.

9. The tool according to claim 1, characterized in that it further comprises a liquid medium.

10. The tool according to claim 9, characterized in that the liquid medium is selected from the group: water, oil, an organic compound or a mixture thereof.

11. The tool according to claims 9 and 10, characterized in that said zirconium silicate sand and said liquid medium form a suspension for grinding.

12. The tool according to claim 11, characterized in that the suspension has a viscosity of 1-10,000 cP.

13. The tool according to claim 11, characterized in that the suspension has a viscosity of 1 to 500 cP.

14. The tool according to claim 11, characterized in that the suspension has a viscosity of 1 to 100 cP.

15. A method of grinding a pigment and a filler, comprising mixing the initial pigment powder and a filler having an initial powder particle size, with a grinding agent containing zirconium silicate sand and a liquid medium to form a grinding slurry, dispersing the suspension in a mill for a time sufficient to obtain a suspension of the product, including the powder of the target product, having a particle size of the target product and the same composition as the original powder, and separation of the specified suspension of the product, including the powder ok of the target product from the grinding suspension, characterized in that the use of zirconium silicate sand of natural origin with an absolute density of 4 to 6 g / cm ³ and a particle size of 100 to 500 microns.

16. The method according to p. 15, characterized in that the use of zirconium silicate sand of natural origin with an absolute density of 4 to 6 g / cm ³ and a particle size of 150 to 250 microns.

17. The method according to p. 15, characterized in that the use of zirconium silicate sand of natural origin with an absolute density of 4.6 - 4.9 g / cm ³ .

18. The method according to p. 15, characterized in that the use of zirconium silicate sand of natural origin with an absolute density of 4.75 - 4.85 g / cm ³ .

19. The method according to clause 15, characterized in that the source powder is agglomerated and / or aggregated.

20. The method according to claim 19, characterized in that use the original powder with a particle size of 0.01 to 500 microns.

21. The method according to claim 19, characterized in that use the original powder with a particle size of 0.01 to 200 microns.

22. The method according to p. 15, characterized in that the source powder and the powder of the target product has an absolute density of 0.8 to 5 g / cm ³ .

23. The method according to p. 15, characterized in that use the original organic powder.

24. The method according to clause 15, characterized in that the original inorganic powder is used.

25. The method according to clause 15, wherein the starting powder is used from an agglomerated pigment - titanium dioxide.

26. The method according to p. 15, characterized in that they use a liquid medium that is compatible with the method and the original powder.

27 The method according to p. 26, characterized in that they use a liquid medium selected from the group: water, oil, an organic compound or a mixture thereof.

28. The method according to p. 26, characterized in that the specified zirconium silicate sand and the specified liquid medium are combined with the formation of a suspension for grinding.

29. The method according to p. 28, characterized in that the suspension for grinding has a viscosity of 1.0 to 10,000 cP.

30. The method according to p. 28, characterized in that the suspension for grinding has a viscosity of 1.0 to 500 SP.

31. The method according to p. 28, characterized in that the suspension for grinding has a viscosity of 1.0 to 100 cP.

32. The method according to clause 15, characterized in that the use of zirconium silicate sand of natural origin with a particle size that is the smallest particle size that can be separated from the crushed powder product.

33. The method according to clause 15, wherein the dispersion is carried out in a high-energy mill with a nominal shear rate of 6000 - 14000 min ^- ¹ and a peripheral mixing speed of 300 - 750 m / min.

34. The method according to clause 15, wherein the dispersion is carried out in a high energy mill from the group comprising a disk mill, a cell drum type mill.

35. The method according to clause 15, wherein the dispersion is carried out in a mill providing for vertical flow.

36. The method according to clause 15, wherein the dispersion is carried out in a mill providing for horizontal flow.

37. The method according to p. 15, characterized in that the stage is carried out continuously.

38. The method according to clause 15, wherein the stages are carried out in accordance with a batch process.

39. The method according to clause 15, characterized in that the separation of the suspension of the target product and suspension for grinding is carried out on the basis of differences in physical properties of the starting powder, grinding means and powder of the target product selected from the group: particle size, particle density and particle settling rate .

40. The method according to p. 15, characterized in that it further carry out the selection of the powder of the target product from the suspension and dispersing it in a dispersing medium with the formation of a dispersion.

41. The method according to p, characterized in that they use a dispersing medium compatible with the powder and method.